Mõiste definitsioonis ABC

Vasakpoolne ülaindeks (¹⁸KAS, ²H, ¹⁵N) viitab aatomi massiarvule ja tähistab prootonite ja neutronite arvu summat. Isotoopide näideteks on vesiniku isotoobid, mida peegeldab täht H, ja selle isotoobid on protium (¹H), deuteerium (²H) ja triitium (³H), mis illustreerib, et igaühel on 1 või 2 neutronit rohkem kui esimesel.

Isotoopide klassifikatsioon

Isotoopide tuuma stabiilsuse järgi liigitatakse need stabiilseteks ja radioaktiivseteks.

radioaktiivsed: Neid nimetatakse ka ebastabiilseteks isotoopideks, neil on omadus muutuda ühest isotoobist teiseks selle tuuma lagunemise või lagunemise teel, eraldades

Energia radioaktiivsuse kujul koos transformatsiooni edenemisega. Vesiniku isotoobi näite puhul on selle radioaktiivseks isotoobiks triitium. ³H, mis võib laguneda ja muutuda heeliumiks 3 (³Ta). Kuid see pole ainus radioaktiivne isotoop, neid on palju rohkem.

stabiilne: Omalt poolt on stabiilsetel isotoopidel tuum, mis geoloogilisel ajaskaalal teistele ei lagune; mis tähendab, et nad ei muundu teisteks isotoopideks. Neid võib leida enamikus ühendites. Neil on madal molekulmass ja suhteliselt suur massierinevus.

Need on looduses väga rikkad elemendid ja neid leidub erinevates oksüdatsiooniastmetes, moodustades erinevat tüüpi keemilisi sidemeid. Samuti võib need jagada kahte tüüpi: kerged ja rasked.

Näiteks vesiniku stabiilsed isotoobid on protiumi (¹H) ja deuteerium (²H). Viimane on raske ja esimene kerge.

Selle arvukus on ebavõrdne, see sõltub toimuvast protsessist, see määrab, kas on stabiilsemad kerged või stabiilsemad rasked isotoobid, millel on prootonite suhtes üks või kaks lisaneutronit ja mis võivad tekkida isotoopide radioaktiivse lagunemise tulemusena radioaktiivsed.

isotoopide fraktsioneerimine

Raskete ja kergete isotoopide arvukuse erinevus tuleneb looduslikest protsessidest ja esineb saadavates ühendites. alustades keemilistest reaktsioonidest, füüsikalistest, bioloogilistest, metaboolsetest ja geokeemilistest protsessidest, kus need osalevad vabalt ja sõltuvad erinevus sisse reaktsiooni kiirus iga.

Tekkivad protsessid ja ühe või teise arvukus sõltuvad keemilistest sidemetest ja aatomite külgetõmbejõududest, mis on raskete isotoopide puhul suurem, mis vähendab nende kiirust reaktsioonist, sest sidemete katkestamiseks kulub rohkem energiat.

Antud ebavõrdset jaotust lähteallika ja selle reaktsiooniproduktide vahel nimetatakse isotoopfraktsioneerimiseks ja tähistab viisi, kuidas isotoobid jagunevad ühe aine ja teise või sama aine erinevate faaside vahel aine.

Isotoopfraktsioneerimise tähtsus tuleneb variatsioonist, mida see annab erinevate rühmade stabiilsete isotoopide vahekorras. elemendid ja selle genereeritav isotoopsignaal, mis võib näidata, kas elemendi tsüklis teatud protsess toimus või millises ulatuses toimus spetsiifiline.

Järelikult on isotoopfraktsioneerimise läbivate reaktsioonide produktidel a ainulaadne isotoopkoostis, mille abil saab tuvastada selle allika või protsessid, mille kaudu see pärineb Jätan vahele.

Fraktsioneerimise näiteks on vee aurustumisprotsess ookeanides, kus aurustuv vesi kannab aurus olevad kerged isotoobid minema. ¹H₂¹⁶KAS; ja jätab ookeanivette vee rasked isotoobid kui ¹H₂¹⁸või ja ¹H₂H¹⁶KAS. Sel juhul on 18O hapniku raske isotoop ja 16O kerge isotoop.

Nüüd toimub isotoopfraktsioneerimine kahe erineva protsessi abil, Tasakaal keemiline isotoop ja kineetiline isotoopide tasakaal.

Isotoopide keemiline tasakaal

Selles protsessis toimuvad reaktsioonid vahetada isotoop hõlmab sama elemendi isotoopide ümberjaotumist erinevate liikide kaudu suletud ja homogeenses süsteemis.

Kineetilise isotoobi tasakaal

Sel juhul tähendab protsess, et reaktsioonikiirus konkreetse isotoobi mõlemas suunas on sama, kuid see ei tähenda, et isotoopkoostised Kahe tasakaalus oleva ühendi puhul on võrdsed, viitab see asjaolule, et seosed, mis eksisteerivad igas ühendis kahe erineva isotoobi vahel, on teatud kindlal tasemel konstantsed. temperatuuri.

Tasakaalu saavutamiseks toimuvate reaktsioonide ajal koguneb eelistatavalt kõige raskem isotoop, millel on kõrgeim oksüdatsiooniaste.

Isotoopilise tasakaalu näide on see, mis toimub pöörduvas füüsikalises protsessis kondensatsioon ja vee aurustumine:

H₂¹⁶KAS_(aur) + H₂¹⁸KAS_(vedelik) ⇔H₂¹⁸KAS_(aur) + H₂¹⁶KAS_(vedelik)

Antud erinevusi lõplikus isotoopkoostises, mis saadakse isotoopfraktsioneerimisel, saab määrata, kasutades a massispektromeetrit, võrreldes standardväärtusega prooviga ja märkides erinevust kui rikastumist või ammendumist. huvipakkuv isotoop ja selle kohta kasutatakse kolme parameetrit: fraktsioneerimisfaktor (α), isotoopide erinevus või rikastamine isotoop (ε) ja diskrimineerimine isotoop (δ).

Fraktsioonitegur (α)

Fraktsioneerimise tegur vastab stabiilsete isotoopide jaotusele kahe samaaegselt eksisteeriva faasi vahel, millest üks on A ja teine ​​B, ning seda väljendatakse vedelas faasis oleva raske isotoobi koguse jagatis gaasifaasis oleva raske isotoobi kogusega, nagu on näidatud järgmisel võrrand:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kus R on raske isotoobi hulk (^PX) jagatud valguse isotoobi kogusega (^LX), mis põhineb alaindeksiga näidatud faasil, väljendatuna järgmise seosega:

R= ^PX / ^Lx(2)

Isotoopiline erinevus või isotooprikastus (ε)

Seda esitatakse fraktsioneerimistegurina, millest on lahutatud 1, tuhandeosades (‰), mis on esitatud järgmise võrrandiga:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Isotoopne diskrimineerimine (δ)

Selle arvutamiseks tehakse jagatis proovis sisalduva raske isotoobi koguse vahel, mis on jagatud standardis sisalduva raske isotoobi kogusega, mis on materjal, mida võetakse raske isotoobi väärtuse võrdlusalusena, lahutades 1, nii et erinevatest proovidest saadud sagedused on võrreldavad.

Arvutamise hõlbustamiseks väljendatakse seda osades promillides (‰). väljendus tulemustest, nagu on näidatud järgmises võrrandis:

δ ^PX_näidis = {[(R)_näidis / (R)_standard]-1} x 1000 ‰ (4)

kus R on raske isotoobi hulk (^PX) valgushulga vahel (^LX), nii proovis kui ka standardis.

Oluline on selgitada, et kahe faasi vahel antud isotoopfraktsioneerimine toimib temperatuuri alusel, tekitades seega variatsioonid eelnimetatud suhetes, eriti isotoopide diskrimineerimises, mis oli viimane selgitas.