Käsite määritelmässä ABC

Yläindeksi vasemmalla (¹⁸JOMPIKUMPI, ²H, ¹⁵N) tarkoittaa atomin massalukua ja edustaa protonien ja neutronien lukumäärän summaa. Esimerkkejä isotooppeista ovat vedyn isotoopit, jotka heijastuu kirjaimella H, ja sen isotooppeja ovat protium (¹H), deuterium (²H) ja tritium (³H), joka osoittaa, että jokaisessa on 1 tai 2 enemmän neutronia kuin ensimmäisessä.

Isotooppien luokitus

Isotooppien ytimen stabiiliuden mukaan ne luokitellaan stabiileiksi ja radioaktiivisiksi.

radioaktiivinen: Niitä kutsutaan myös epävakaiksi isotoopeiksi, niillä on ominaisuus muuttua isotoopista toiseen sen ytimen hajoamisen tai hajoamisen seurauksena.

Energiaa radioaktiivisuuden muodossa transformaation edetessä. Vetyisotooppiesimerkin tapauksessa sen radioaktiivinen isotooppi on tritium. ³H, joka voi hajota ja muuttua heliumiksi 3 (³Hän). Mutta se ei ole ainoa radioaktiivinen isotooppi, niitä on monia muita.

vakaa: Toisaalta stabiileilla isotoopeilla on ydin, joka ei hajoa muille geologisella aikaskaalalla; mikä tarkoittaa, että ne eivät muutu muiksi isotoopeiksi. Niitä löytyy useimmista yhdisteistä. Niillä on pieni molekyylipaino ja suhteellisen suuri massaero.

Ne ovat luonnossa erittäin runsaita alkuaineita ja niitä esiintyy eri hapetustiloissa muodostaen erilaisia ​​kemiallisia sidoksia. Samoin ne voidaan luokitella kahteen tyyppiin, kevyeen ja raskaaseen.

Esimerkiksi vedyn stabiileja isotooppeja ovat protium (¹H) ja deuterium (²H). Jälkimmäinen on painava ja edellinen kevyt.

Sen runsaus on epätasainen, se riippuu tapahtuvasta prosessista, tämä määrittää, onko olemassa vakaampia kevyitä vai vakaampia raskaita isotooppeja, joissa on yksi tai kaksi ylimääräistä neutronia suhteessa protoneihin ja jotka voivat syntyä isotooppien radioaktiivisesta hajoamisesta radioaktiivinen.

isotooppifraktiointi

Raskaiden ja kevyiden isotooppien runsausero johtuu luonnollisista prosesseista, ja sitä esiintyy saaduissa yhdisteissä. alkaen kemiallisista reaktioista, fysikaalisista, biologisista, metabolisista ja geokemiallisista prosesseista, joihin ne osallistuvat vapaasti ja ovat riippuvaisia eroa reaktionopeus jokainen.

Tapahtuvat prosessit ja jommankumman runsaus riippuvat kemiallisista sidoksista ja atomien vetovoimista, mikä on suurempi raskaiden isotooppien tapauksessa, mikä vähentää niiden nopeus reaktio, koska sidosten katkaiseminen vaatii enemmän energiaa.

Tiettyä epätasaista jakautumista lähdelähteen ja sen reaktiotuotteiden välillä kutsutaan isotooppifraktioinniksi ja viittaa tapaan, jolla isotoopit jakautuvat yhden aineen ja toisen tai saman eri faasien välillä aine.

Isotooppisen fraktioinnin merkitys johtuu sen vaihtelusta eri ryhmien stabiilien isotooppien suhteissa. elementit ja sen tuottama isotooppisignaali, joka voi osoittaa, onko elementin syklissä tapahtunut tietty prosessi tai missä laajuudessa erityistä.

Tämän seurauksena reaktiotuotteissa, jotka läpikäyvät isotooppisen fraktioinnin, on a ainutlaatuinen isotooppikoostumus, jonka avulla voidaan tunnistaa lähde, josta se tulee, tai prosessit, joilla se tulee Jätän väliin.

Esimerkki fraktioinnista on veden haihtumisprosessi valtamerissä, jossa haihtuva vesi kuljettaa pois höyryssä olevat kevyet isotoopit. ¹H₂¹⁶JOMPIKUMPI; ja jättää valtameren veteen veden raskaat isotoopit kuten ¹H₂¹⁸tai ja ¹H₂H¹⁶JOMPIKUMPI. Tässä tapauksessa 18O on hapen raskas isotooppi ja 16O on kevyt isotooppi.

Isotooppinen fraktiointi tapahtuu nyt kahdella eri prosessilla, Saldo kemiallinen isotooppi ja kineettinen isotooppitasapaino.

Kemiallinen isotooppitasapaino

Tässä prosessissa tapahtuvat reaktiot vaihto isotooppi sulkee sisäänsä saman alkuaineen isotooppien uudelleenjakauman eri lajien kautta suljetussa ja homogeenisessa järjestelmässä.

Kineettinen isotooppitasapaino

Tässä tapauksessa prosessi tarkoittaa, että reaktionopeus tietyn isotoopin molempiin suuntiin on sama, mutta se ei tarkoita, että isotooppikoostumukset kaksi tasapainossa olevaa yhdistettä ovat yhtä suuret, se viittaa siihen, että kunkin yhdisteen kahden eri isotoopin väliset suhteet ovat vakioita tietyssä lämpötila.

Tasapainon saavuttamiseksi tapahtuvissa reaktioissa raskain isotooppi, jolla on korkein hapetusaste, kerääntyy ensisijaisesti.

Esimerkki isotooppitasapainosta on se, joka tapahtuu palautuvassa fysikaalisessa prosessissa tiivistyminen ja veden haihtuminen:

H₂¹⁶JOMPIKUMPI_(höyry) + H₂¹⁸JOMPIKUMPI_(neste) ⇔H₂¹⁸JOMPIKUMPI_(höyry) + H₂¹⁶JOMPIKUMPI_(neste)

Annetut erot lopullisessa isotooppikoostumuksessa, joka muodostuu isotooppifraktioimalla, voidaan määrittää käyttämällä a massaspektrometria vertaamalla standardiarvonäytteeseen ja huomioimalla eron rikastuksena tai ehtymisenä kiinnostuksen kohteena oleva isotooppi, ja se raportoidaan käyttämällä kolmea parametria: fraktiointikerroin (α), isotooppinen ero tai rikastus isotooppi (ε) ja syrjintää isotooppi (δ).

Fraktiointikerroin (α)

Fraktiointikerroin vastaa stabiilien isotooppien jakautumista kahden rinnakkaisen faasin välillä, joista toinen on A ja toinen B, ja se ilmaistaan osamäärä nestefaasissa olevan raskaan isotoopin määrästä jaettuna kaasufaasissa olevan raskaan isotoopin määrällä seuraavan kuvan mukaisesti yhtälö:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

Missä R on raskaan isotoopin määrä (^PX) jaettuna valon isotoopin määrällä (^LX), joka perustuu alaindeksin osoittamaan vaiheeseen, ilmaistuna seuraavalla suhteella:

R= ^PX / ^Lx(2)

Isotooppinen ero tai isotooppirikastus (ε)

Tämä esitetään fraktiointikertoimena miinus 1 tuhannesosina (‰) seuraavan yhtälön avulla:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Isotooppinen erottelu (δ)

Se arvioidaan tekemällä osamäärä näytteessä olevan raskaan isotoopin määrällä jaettuna standardissa olevan raskaan isotoopin määrällä, joka on materiaalia, joka otetaan referenssinä raskaan isotoopin arvolle vähentämällä 1, jotta eri näytteistä saadut taajuudet ovat vertailukelpoisia.

Se ilmaistaan ​​tuhannesosina (‰) laskennan helpottamiseksi. ilmaisu tuloksista seuraavan yhtälön mukaisesti:

δ ^PX_näyte = {[(R)_näyte / (R)_standardi]-1} x 1000 ‰ (4)

Missä R on raskaan isotoopin määrä (^PX) valon määrän välillä (^LX), sekä näytteessä että standardissa.

On tärkeää selventää, että kahden faasin välissä annettu isotooppifraktiointi vaikuttaa lämpötilaan, jolloin syntyy vaihtelut edellä mainituissa suhteissa, erityisesti isotooppisessa syrjinnässä, joka oli viimeinen selitti.