Begriff in Definition ABC

Raquel Jyreh Barreto Rondon | Juni 2022
Lic. in Geochemie

Das hochgestellte Zeichen links (¹⁸ENTWEDER, ²H, ¹⁵N) bezieht sich auf die Massenzahl des Atoms und stellt die Summe der Anzahl von Protonen und Neutronen dar. Ein Beispiel für Isotope sind die von Wasserstoff, die durch den Buchstaben H wiedergegeben werden, und seine Isotope sind Protium (¹H), Deuterium (²H) und Tritium (³H), was zeigt, dass jeder 1 oder 2 Neutronen mehr hat als der erste.

Klassifizierung von Isotopen

Entsprechend der Stabilität des Kerns der Isotope werden diese als stabil und radioaktiv klassifiziert.

radioaktiv: Sie werden auch instabile Isotope genannt, sie haben die Eigenschaft, sich durch den Zerfall oder Zerfall ihres Kerns von einem Isotop in ein anderes umzuwandeln und zu emittieren Energie in Form von Radioaktivität mit fortschreitender Umwandlung. Im Fall des Wasserstoffisotop-Beispiels ist sein radioaktives Isotop Tritium. ³H, das zerfallen und sich in Helium 3 (³Er). Aber es ist nicht das einzige radioaktive Isotop, es gibt noch viele weitere.

stabil: Stabile Isotope haben ihrerseits einen Kern, der auf der geologischen Zeitskala nicht zu anderen zerfällt; was bedeutet, dass sie sich nicht in andere Isotope umwandeln. Sie sind in den meisten Verbindungen zu finden. Sie haben ein niedriges Molekulargewicht und einen relativ großen Massenunterschied.

Sie sind sehr häufig vorkommende Elemente in der Natur und kommen in verschiedenen Oxidationsstufen vor, wobei sie verschiedene Arten von chemischen Bindungen bilden. Ebenso können sie in zwei Typen eingeteilt werden, leicht und schwer.

Beispielsweise sind die stabilen Isotope von Wasserstoff Protium (¹H) und Deuterium (²H). Letzteres ist das Schwere und Ersteres das Leichte.

Seine Häufigkeit ist ungleich, es hängt vom Prozess ab, der bestimmt, ob es stabilere leichte oder stabilere schwere Isotope gibt die ein oder zwei zusätzliche Neutronen im Vergleich zu Protonen haben und durch radioaktiven Zerfall von Isotopen erzeugt werden können radioaktiv.

Isotopenfraktionierung

Der Häufigkeitsunterschied zwischen schweren und leichten Isotopen ist auf natürliche Prozesse zurückzuführen und in den erhaltenen Verbindungen vorhanden. ausgehend von chemischen Reaktionen, physikalischen, biologischen, metabolischen und geochemischen Prozessen, an denen sie frei teilnehmen und von denen sie abhängen Unterschied in Reaktionsgeschwindigkeit jeder.

Die ablaufenden Prozesse und die Häufigkeit des einen oder anderen hängen von den chemischen Bindungen und den Anziehungskräften der Atome ab, die bei schweren Isotopen größer sind, was ihre verringert Geschwindigkeit der Reaktion, weil es mehr Energie braucht, um die Bindungen zu brechen.

Eine gegebene ungleiche Verteilung zwischen einer Quelle und ihren Reaktionsprodukten wird als Isotopenfraktionierung bezeichnet bezieht sich auf die Art und Weise, in der Isotope zwischen einer Substanz und einer anderen oder verschiedenen Phasen derselben verteilt sind Substanz.

Die Bedeutung der Isotopenfraktionierung beruht auf der Variation des Verhältnisses stabiler Isotope verschiedener Gruppen von Isotopen Elemente und das von ihm erzeugte Isotopensignal, das Aufschluss darüber geben kann, ob oder in welcher Größenordnung ein bestimmter Prozess innerhalb des Kreislaufs eines Elements stattgefunden hat Spezifisch.

Folglich weisen die Produkte von Reaktionen, die einer Isotopenfraktionierung unterzogen werden, a auf einzigartige Isotopenzusammensetzung, die dazu dient, die Quelle, aus der es stammt, oder die Prozesse, durch die es stammt, zu identifizieren Ich passe.

Ein Beispiel für die Fraktionierung ist der Prozess der Verdunstung von Wasser in den Ozeanen, bei dem das verdunstende Wasser die leichten Isotope im Dampf als wegträgt ¹H₂¹⁶ENTWEDER; und hinterlässt im Meerwasser die schweren Isotope des Wassers als ¹H₂¹⁸oder und ¹H₂H¹⁶ENTWEDER. In diesem Fall ist 18O das schwere Isotop des Sauerstoffs und 16O das leichte Isotop.

Nun erfolgt die Isotopenfraktionierung durch zwei verschiedene Prozesse, Gleichgewicht chemisches Isotopen- und kinetisches Isotopengleichgewicht.

Chemisches Isotopengleichgewicht

Dabei treten die Reaktionen auf Austausch Isotope umfassen die Umverteilung von Isotopen desselben Elements durch verschiedene Spezies innerhalb eines geschlossenen und homogenen Systems.

Kinetisches Isotopengleichgewicht

In diesem Fall impliziert der Prozess, dass die Reaktionsgeschwindigkeit eines bestimmten Isotops in beiden Richtungen gleich ist, aber es impliziert nicht, dass die Isotopenzusammensetzungen vorliegen von zwei Verbindungen im Gleichgewicht gleich sind, bezieht sich dies auf die Tatsache, dass die Beziehungen, die zwischen zwei verschiedenen Isotopen in jeder Verbindung bestehen, zu einem bestimmten Zeitpunkt konstant sind Temperatur.

Während der Reaktionen, die zum Erreichen des Gleichgewichts stattfinden, sammelt sich bevorzugt das schwerste Isotop mit der höchsten Oxidationsstufe an.

Ein Beispiel für ein Isotopengleichgewicht ist dasjenige, das bei dem reversiblen physikalischen Prozess von auftritt Kondensation und Wasserverdunstung:

H₂¹⁶ENTWEDER_(Dampf) +H₂¹⁸ENTWEDER_{(Flüssigkeit)} ⇔H₂¹⁸ENTWEDER_(Dampf) +H₂¹⁶ENTWEDER_{(Flüssigkeit)}

Die angegebenen Unterschiede in der endgültigen Isotopenzusammensetzung, die durch die Isotopenfraktionierung erzeugt wird, können mit a bestimmt werden Massenspektrometer durch Vergleich mit einer Normwertprobe und Notieren der Differenz als Anreicherung oder Abreicherung der Isotop von Interesse und wird anhand von drei Parametern angegeben: Fraktionierungsfaktor (α), Isotopendifferenz oder Anreicherung Isotop (ε) und Diskriminierung Isotop (δ).

Fraktionierungsfaktor (α)

Der Fraktionierungsfaktor entspricht der Verteilung stabiler Isotope zwischen zwei koexistierenden Phasen, von denen die eine A und die andere B ist, und wird als ausgedrückt Quotient aus der in der flüssigen Phase vorhandenen Menge an schwerem Isotop dividiert durch die Menge an schwerem Isotop in der Gasphase, wie im Folgenden gezeigt Gleichung:

α ^PX = (R)_EIN / (R)_B. (1)

Wobei R die Menge an schwerem Isotop ist (^PX) dividiert durch die Menge des leichten Isotops (^LX), basierend auf der durch den Index angegebenen Phase, ausgedrückt durch die folgende Beziehung:

R= ^PX / ^Lx(2)

Isotopendifferenz oder Isotopenanreicherung (ε)

Dies wird als Fraktionierungsfaktor minus 1 in Promille (‰) dargestellt, gegeben durch die folgende Gleichung:

ε ^PXAB = (α-1) x 1000‰ (3)

Isotopendiskriminierung (δ)

Sie wird geschätzt, indem ein Quotient aus der Menge des schweren Isotops in der Probe dividiert durch die Menge des im Standard vorhandenen schweren Isotops gebildet wird, was der ist Material, das als Referenz für den Wert des schweren Isotops verwendet wird, indem 1 abgezogen wird, damit die aus verschiedenen Proben erhaltenen Frequenzen vergleichbar sind.

Er wird zur einfacheren Berechnung in Promille (‰) ausgedrückt. Ausdruck der Ergebnisse, wie in der folgenden Gleichung gezeigt:

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

Wobei R die Menge an schwerem Isotop ist (^PX) zwischen der Lichtmenge (^LX), sowohl in der Probe als auch im Standard.

Es ist wichtig zu verdeutlichen, dass die zwischen zwei Phasen gegebene Isotopenfraktionierung temperaturabhängig wirkt und somit generiert Variationen in den oben genannten Beziehungen, insbesondere in der Isotopendiskriminierung, die zuletzt auftrat erklärt.