Pojem v definici ABC

Horní index vlevo (¹⁸BUĎ, ²H, ¹⁵N) označuje hmotnostní číslo atomu a představuje součet počtu protonů a neutronů. Příkladem izotopů jsou izotopy vodíku, které se odrážejí písmenem H, a jeho izotopy jsou protium (¹H), deuterium (²H) a tritium (³H), což ukazuje, že každý má o 1 nebo 2 neutrony více než první.

Klasifikace izotopů

Podle stability jádra izotopů jsou tyto klasifikovány jako stabilní a radioaktivní.

radioaktivní: Říká se jim také nestabilní izotopy, mají tu vlastnost, že se přeměňují z jednoho izotopu na druhý rozpadem nebo rozpadem jeho jádra, emitují

Energie ve formě radioaktivity s postupem transformace. V případě příkladu izotopu vodíku je jeho radioaktivním izotopem tritium. ³H, který se může rozpadnout a přeměnit na helium 3 (³On). Není to ale jediný radioaktivní izotop, je jich mnohem více.

stabilní: Stabilní izotopy mají jádro, které se v geologickém časovém měřítku nerozpadá na ostatní; což znamená, že se nepřeměňují na jiné izotopy. Lze je nalézt ve většině sloučenin. Mají nízkou molekulovou hmotnost a relativně velký hmotnostní rozdíl.

Jsou to velmi hojné prvky v přírodě a nacházejí se v různých oxidačních stavech, tvoří různé typy chemických vazeb. Stejně tak je lze rozdělit do dvou typů, lehké a těžké.

Například stabilní izotopy vodíku jsou protium (¹H) a deuterium (²H). To druhé je těžké a to první lehké.

Jeho množství je nerovnoměrné, závisí na procesu, který se vyskytuje, to určí, zda existují stabilnější lehké nebo stabilnější těžké izotopy, které mají jeden nebo dva neutrony navíc ve srovnání s protony a mohou být generovány radioaktivním rozpadem izotopů radioaktivní.

izotopová frakcionace

Rozdíl v množství mezi těžkými a lehkými izotopy je způsoben přírodními procesy a je přítomen v získaných sloučeninách. počínaje chemickými reakcemi, fyzikálními, biologickými, metabolickými a geochemickými procesy, kde se volně účastní a závisí na nich rozdíl v rychlost reakce každý.

Probíhající procesy a hojnost jednoho nebo druhého závisí na chemických vazbách a přitažlivých silách atomů, což je větší v případě těžkých izotopů, což snižuje jejich Rychlost reakce, protože rozbití vazeb vyžaduje více energie.

Daná nerovnoměrná distribuce mezi zdrojem zdroje a jeho reakčními produkty se nazývá izotopová frakcionace a se týká způsobu, kterým jsou izotopy distribuovány mezi jednou látkou a jinou nebo mezi její různé fáze látka.

Důležitost izotopové frakcionace je způsobena variací, kterou poskytuje v poměru stabilních izotopů různých skupin prvky a izotopový signál, který generuje a který může naznačovat, zda nebo v jakém rozsahu proběhl určitý proces v cyklu prvku charakteristický.

V důsledku toho produkty reakcí, které podléhají izotopové frakcionaci, vykazují a unikátní izotopové složení, které slouží k identifikaci zdroje, ze kterého pochází, nebo procesů, kterými Prošel jsem.

Příkladem frakcionace je proces odpařování vody v oceánech, kdy odpařující se voda odnáší lehké izotopy v páře jako ¹H₂¹⁶BUĎ; a zanechává v oceánské vodě těžké izotopy vody jako ¹H₂¹⁸nebo a ¹H₂H¹⁶BUĎ. V tomto případě je 18O těžký izotop kyslíku a 16O je lehký izotop.

Nyní k izotopové frakcionaci dochází dvěma různými procesy, Zůstatek chemický izotop a kinetická izotopová rovnováha.

Chemická izotopová rovnováha

V tomto procesu dochází k reakcím výměna izotop uzavírají redistribuci izotopů stejného prvku prostřednictvím různých druhů v rámci systému, který je uzavřený a homogenní.

Kinetická izotopová rovnováha

V tomto případě proces znamená, že rychlost reakce v obou směrech určitého izotopu je stejná, ale neznamená to, že izotopové složení dvou sloučenin jsou v rovnováze stejné, znamená to, že vztahy, které existují mezi dvěma různými izotopy v každé sloučenině, jsou konstantní při určitém teplota.

V průběhu reakcí, ke kterým dochází k dosažení rovnováhy, se přednostně akumuluje nejtěžší izotop s nejvyšším oxidačním stavem.

Příkladem izotopové rovnováhy je rovnováha, ke které dochází při reverzibilním fyzikálním procesu kondenzace a odpařování vody:

H₂¹⁶BUĎ_(pára) + H₂¹⁸BUĎ_(kapalina) ⇔H₂¹⁸BUĎ_(pára) + H₂¹⁶BUĎ_(kapalina)

Dané rozdíly v konečném izotopovém složení, které je generováno izotopovou frakcionací, lze určit pomocí a hmotnostním spektrometrem porovnáním se standardním vzorkem a zaznamenáním rozdílu jako obohacení nebo vyčerpání izotop zájmu a je hlášen pomocí tří parametrů: frakcionační faktor (α), izotopový rozdíl nebo obohacení izotopové (ε) a diskriminace izotopický (5).

frakcionační faktor (α)

Frakcionační faktor odpovídá distribuci stabilních izotopů mezi dvěma koexistujícími fázemi, z nichž jedna je A a druhá B, a je vyjádřen jako podíl množství těžkého izotopu přítomného v kapalné fázi dělený množstvím těžkého izotopu v plynné fázi, jak je uvedeno níže rovnice:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kde R je množství těžkého izotopu (^PX) děleno množstvím izotopu světla (^LX), na základě fáze označené dolním indexem, vyjádřené pomocí následujícího vztahu:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotopový rozdíl nebo izotopové obohacení (ε)

To je reprezentováno jako frakcionační faktor mínus 1, v částech na tisíc (‰), daný následující rovnicí:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotopová diskriminace (δ)

Odhaduje se tak, že se vytvoří kvocient mezi množstvím těžkého izotopu ve vzorku, děleným množstvím těžkého izotopu přítomného ve standardu, což je materiál, který se bere jako reference pro hodnotu těžkého izotopu, odečtením 1, takže frekvence získané z různých vzorků jsou srovnatelné.

Pro snadnější výpočet je vyjádřen v částech na tisíc (‰). výraz výsledků, jak ukazuje následující rovnice:

δ ^PX_vzorek = {[(R)_vzorek / (R)_Standard]-1} x 1000‰ (4)

kde R je množství těžkého izotopu (^PX) mezi množstvím světla (^LX), jak ve vzorku, tak ve standardu.

Je důležité objasnit, že izotopová frakcionace mezi dvěma fázemi působí na základě teploty, tedy generuje variace ve výše uvedených vztazích, zejména v izotopové diskriminaci, která byla poslední vysvětlil.