Έννοια στον ορισμό ABC

Ο εκθέτης στα αριστερά (¹⁸ΕΙΤΕ, ²H, ¹⁵Ν) αναφέρεται στον μαζικό αριθμό του ατόμου και αντιπροσωπεύει το άθροισμα του αριθμού των πρωτονίων και των νετρονίων. Ένα παράδειγμα ισοτόπων είναι αυτά του υδρογόνου, που ανακλώνται από το γράμμα Η, και τα ισότοπά του είναι το πρωτίου (¹Η), δευτέριο (²Η) και τρίτιο (³H), που δείχνει ότι το καθένα έχει 1 ή 2 περισσότερα νετρόνια από το πρώτο.

Ταξινόμηση ισοτόπων

Σύμφωνα με τη σταθερότητα του πυρήνα των ισοτόπων, αυτά ταξινομούνται ως σταθερά και ραδιενεργά.

ραδιενεργός

: Λέγονται και ασταθή ισότοπα, έχουν την ιδιότητα να μετασχηματίζονται από το ένα ισότοπο στο άλλο με τη διάσπαση ή την αποσύνθεση του πυρήνα του, εκπέμποντας Ενέργεια με τη μορφή ραδιενέργειας με την πρόοδο του μετασχηματισμού. Στην περίπτωση του παραδείγματος του ισοτόπου υδρογόνου, το ραδιενεργό ισότοπό του είναι το τρίτιο. ³H, το οποίο μπορεί να διασπαστεί και να μετατραπεί σε ήλιο 3 (³Αυτός). Αλλά δεν είναι το μόνο ραδιενεργό ισότοπο, υπάρχουν πολλά περισσότερα.

σταθερός: Από την πλευρά τους, τα σταθερά ισότοπα έχουν έναν πυρήνα που δεν διασπάται σε άλλους στη γεωλογική χρονική κλίμακα. που σημαίνει ότι δεν μετασχηματίζονται σε άλλα ισότοπα. Μπορούν να βρεθούν στις περισσότερες ενώσεις. Έχουν χαμηλό μοριακό βάρος και σχετικά μεγάλη διαφορά μάζας.

Είναι πολύ άφθονα στοιχεία στη φύση και βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης, σχηματίζοντας διαφορετικούς τύπους χημικών δεσμών. Ομοίως, μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους, ελαφριά και βαριά.

Για παράδειγμα, τα σταθερά ισότοπα του υδρογόνου είναι το πρωτίου (¹Η) και δευτέριο (²Η). Το δεύτερο είναι το βαρύ και το πρώτο το ελαφρύ.

Η αφθονία του είναι άνιση, εξαρτάται από τη διαδικασία που συμβαίνει, αυτό θα καθορίσει εάν υπάρχουν πιο σταθερά ελαφρά ή πιο σταθερά βαρέα ισότοπα, που έχουν ένα ή δύο επιπλέον νετρόνια σε σχέση με τα πρωτόνια και μπορούν να δημιουργηθούν από τη ραδιενεργή διάσπαση των ισοτόπων ραδιενεργός.

κλασματοποίηση ισοτόπων

Η διαφορά στην αφθονία μεταξύ βαρέων και ελαφρών ισοτόπων οφείλεται σε φυσικές διεργασίες και υπάρχει στις ενώσεις που λαμβάνονται. ξεκινώντας από χημικές αντιδράσεις, φυσικές, βιολογικές, μεταβολικές και γεωχημικές διεργασίες, όπου συμμετέχουν ελεύθερα και εξαρτώνται από διαφορά σε ταχύτητα αντίδρασης καθε.

Οι διεργασίες που συμβαίνουν και η αφθονία του ενός ή του άλλου εξαρτώνται από τους χημικούς δεσμούς και τις ελκτικές δυνάμεις των ατόμων, η οποία είναι μεγαλύτερη στην περίπτωση των βαρέων ισοτόπων, γεγονός που μειώνει τους Ταχύτητα αντίδρασης γιατί χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να σπάσουν οι δεσμοί.

Μια δεδομένη άνιση κατανομή μεταξύ μιας πηγής πηγής και των προϊόντων της αντίδρασης ονομάζεται ισοτοπική κλασμάτωση και αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο τα ισότοπα κατανέμονται μεταξύ μιας ουσίας και μιας άλλης ή διαφορετικών φάσεων της ίδιας ουσία.

Η σημασία της ισοτοπικής κλασμάτωσης οφείλεται στη διακύμανση που δίνει στην αναλογία σταθερών ισοτόπων διαφορετικών ομάδων στοιχεία και το ισοτοπικό σήμα που παράγει που μπορεί να υποδείξει εάν υπάρχει ή σε ποιο μέγεθος έλαβε χώρα μια συγκεκριμένη διαδικασία μέσα στον κύκλο ενός στοιχείου ειδικός.

Κατά συνέπεια, τα προϊόντα των αντιδράσεων που υφίστανται ισοτοπική κλασμάτωση εμφανίζουν α μοναδική ισοτοπική σύνθεση που χρησιμεύει στον προσδιορισμό της πηγής από την οποία προέρχεται ή των διεργασιών με τις οποίες Περνώ.

Ένα παράδειγμα κλασματοποίησης είναι η διαδικασία της εξάτμισης του νερού στους ωκεανούς, όπου το νερό που εξατμίζεται απομακρύνει τα ελαφρά ισότοπα στον ατμό ως ¹H₂¹⁶ΕΙΤΕ; και αφήνει στο νερό του ωκεανού τα βαριά ισότοπα του νερού ως ¹H₂¹⁸ή και ¹H₂H¹⁶ΕΙΤΕ. Σε αυτή την περίπτωση, το 18O είναι το βαρύ ισότοπο του οξυγόνου και το 16O είναι το ελαφρύ ισότοπο.

Τώρα, η ισοτοπική κλασμάτωση συμβαίνει με δύο διαφορετικές διαδικασίες, Ισορροπία χημικό ισότοπο και κινητική ισορροπία ισοτόπων.

Χημική ισοτοπική ισορροπία

Σε αυτή τη διαδικασία οι αντιδράσεις που συμβαίνουν ανταλλαγή Το ισότοπο περικλείει την ανακατανομή των ισοτόπων του ίδιου στοιχείου μέσω διαφόρων ειδών μέσα σε ένα σύστημα που είναι κλειστό και ομοιογενές.

Κινητική Ισορροπία Ισοτόπων

Σε αυτή την περίπτωση η διαδικασία συνεπάγεται ότι ο ρυθμός αντίδρασης και στις δύο κατευθύνσεις ενός συγκεκριμένου ισοτόπου είναι ο ίδιος, αλλά δεν σημαίνει ότι οι ισοτοπικές συνθέσεις δύο ενώσεων σε ισορροπία είναι ίσες, αναφέρεται στο γεγονός ότι οι σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ δύο διαφορετικών ισοτόπων σε κάθε ένωση είναι σταθερές σε ένα ορισμένο θερμοκρασία.

Σε όλες τις αντιδράσεις που συμβαίνουν για να επιτευχθεί ισορροπία, το βαρύτερο ισότοπο με την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης συσσωρεύεται κατά προτίμηση.

Ένα παράδειγμα ισοτοπικής ισορροπίας είναι αυτή που εμφανίζεται στην αναστρέψιμη φυσική διαδικασία του συμπύκνωση και εξάτμιση νερού:

H₂¹⁶ΕΙΤΕ_(ατμός) + Η₂¹⁸ΕΙΤΕ_(υγρό) ⇔H₂¹⁸ΕΙΤΕ_(ατμός) + Η₂¹⁶ΕΙΤΕ_(υγρό)

Οι δεδομένες διαφορές στην τελική ισοτοπική σύνθεση που δημιουργείται από ισοτοπική κλασμάτωση μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο μάζας συγκρίνοντας με ένα δείγμα τυπικής τιμής και σημειώνοντας τη διαφορά ως εμπλουτισμό ή εξάντληση του ισότοπο ενδιαφέροντος και αναφέρεται χρησιμοποιώντας τρεις παραμέτρους: τον παράγοντα κλασμάτωσης (α), ισοτοπική διαφορά ή εμπλουτισμό ισότοπο (ε) και διάκριση ισότοπο (δ).

Συντελεστής κλασμάτωσης (α)

Ο παράγοντας κλασμάτωσης αντιστοιχεί στην κατανομή σταθερών ισοτόπων μεταξύ δύο συνυπάρχουσες φάσεις, η μία είναι Α και η άλλη Β, και εκφράζεται ως πηλίκο της ποσότητας του βαρέος ισοτόπου που υπάρχει στην υγρή φάση διαιρεμένο με την ποσότητα του βαρέως ισοτόπου στην αέρια φάση, όπως φαίνεται παρακάτω εξίσωση:

α ^ΠX = (R)_ΕΝΑ / (R)_ΣΙ. (1)

Όπου R είναι η ποσότητα του βαρέως ισοτόπου (^ΠX) διαιρούμενο με την ποσότητα του ισοτόπου φωτός (^μεγάλοX), με βάση τη φάση που υποδεικνύεται από τον δείκτη, που εκφράζεται με την ακόλουθη σχέση:

R= ^ΠΧ / ^μεγάλοx(2)

Ισοτοπική διαφορά ή ισοτοπικός εμπλουτισμός (ε)

Αυτό αντιπροσωπεύεται ως ο συντελεστής κλασμάτωσης μείον 1, σε μέρη ανά χίλια (‰), που δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση:

ε ^ΠX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Ισοτοπική διάκριση (δ)

Υπολογίζεται κάνοντας ένα πηλίκο μεταξύ της ποσότητας του βαρέως ισοτόπου στο δείγμα, διαιρούμενο με την ποσότητα του βαρέως ισοτόπου που υπάρχει στο πρότυπο, το οποίο είναι το υλικό που λαμβάνεται ως αναφορά για την τιμή του βαρέως ισοτόπου, αφαιρώντας 1, έτσι ώστε οι συχνότητες που λαμβάνονται από διαφορετικά δείγματα να είναι συγκρίσιμες.

Εκφράζεται σε μέρη ανά χίλια (‰) για ευκολία στον υπολογισμό. έκφραση των αποτελεσμάτων, όπως φαίνεται στην ακόλουθη εξίσωση:

δ ^ΠΧ_δείγμα = {[(R)_δείγμα / (R)_{πρότυπο}]-1} x 1000‰ (4)

Όπου R είναι η ποσότητα του βαρέως ισοτόπου (^ΠX) μεταξύ της ποσότητας φωτός (^μεγάλοX), τόσο στο δείγμα όσο και στο πρότυπο.

Είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι η ισοτοπική κλασμάτωση που δίνεται μεταξύ δύο φάσεων δρα με βάση τη θερμοκρασία, δημιουργώντας έτσι παραλλαγές στις προαναφερθείσες σχέσεις, ιδιαίτερα στην ισοτοπική διάκριση, που ήταν η τελευταία εξήγησε.