Concept dans la définition ABC

Raquel Jyreh Barreto Rondon | Juin 2022
Lic. en Géochimie

L'exposant à gauche (¹⁸SOIT, ²H, ¹⁵N) fait référence au nombre de masse de l'atome et représente la somme totale du nombre de protons et de neutrons. Un exemple d'isotopes sont ceux de l'hydrogène, reflétés par la lettre H, et ses isotopes sont le protium (¹H), deutérium (²H) et le tritium (³H), illustrant que chacun a 1 ou 2 neutrons de plus que le premier.

Classification des isotopes

Selon la stabilité du noyau des isotopes, ceux-ci sont classés comme stables et radioactifs.

radioactif: On les appelle aussi isotopes instables, ils ont la propriété de se transformer d'un isotope en un autre par désintégration ou désintégration de son noyau, émettant énergie sous forme de radioactivité avec l'avancement de la transformation. Dans le cas de l'exemple de l'isotope de l'hydrogène, son isotope radioactif est le tritium. ³H, qui peut se désintégrer et se transformer en hélium 3 (³Il). Mais ce n'est pas le seul isotope radioactif, il y en a bien d'autres.

écurie: De leur côté, les isotopes stables ont un noyau qui ne se désintègre pas en d'autres à l'échelle des temps géologiques; ce qui signifie qu'ils ne se transforment pas en d'autres isotopes. Ils peuvent être trouvés dans la plupart des composés. Ils ont un faible poids moléculaire et une différence de masse relativement importante.

Ce sont des éléments très abondants dans la nature et se trouvent dans différents états d'oxydation, formant différents types de liaisons chimiques. De même, ils peuvent être classés en deux types, légers et lourds.

Par exemple, les isotopes stables de l'hydrogène sont le protium (¹H) et deutérium (²H). Ce dernier étant le lourd et le premier le léger.

Son abondance est inégale, cela dépend du processus qui se produit, cela déterminera s'il y a plus d'isotopes légers stables ou plus stables lourds, le qui ont un ou deux neutrons supplémentaires par rapport aux protons et peuvent être générés par la désintégration radioactive des isotopes radioactif.

fractionnement isotopique

La différence d'abondance entre les isotopes lourds et légers est due à des processus naturels et est présente dans les composés obtenus. à partir de réactions chimiques, de processus physiques, biologiques, métaboliques et géochimiques, où ils participent librement, et dépendent de la Différence de vitesse de réaction de chacun.

Les processus qui se produisent et l'abondance de l'un ou de l'autre dépendent des liaisons chimiques et des forces d'attraction des atomes, qui sont plus importantes dans le cas des isotopes lourds, ce qui réduit leur la rapidité de réaction car il faut plus d'énergie pour rompre les liens.

Une distribution inégale donnée entre une source source et ses produits de réaction est appelée fractionnement isotopique, et fait référence à la manière dont les isotopes sont répartis entre une substance et une autre ou différentes phases de la même substance.

L'importance du fractionnement isotopique est due à la variation qu'il donne dans le rapport des isotopes stables des différents groupes de éléments et le signal isotopique qu'il génère qui peut indiquer s'il y a ou dans quelle ampleur un certain processus a eu lieu dans le cycle d'un élément spécifique.

Par conséquent, les produits de réactions qui subissent un fractionnement isotopique présentent une composition isotopique unique qui sert à identifier la source dont elle provient ou les processus par lesquels Je passe.

Un exemple de fractionnement est le processus d'évaporation de l'eau dans les océans, où l'eau qui s'évapore emporte les isotopes légers dans la vapeur comme ¹H₂¹⁶SOIT; et laisse dans l'eau de l'océan les isotopes lourds de l'eau comme ¹H₂¹⁸ou et ¹H₂H¹⁶SOIT. Dans ce cas, 18O est l'isotope lourd de l'oxygène et 16O est l'isotope léger.

Maintenant, le fractionnement isotopique se produit par deux processus différents, Solde équilibre des isotopes chimiques et des isotopes cinétiques.

Équilibre isotopique chimique

Dans ce processus, les réactions qui se produisent échanger isotope englobe la redistribution des isotopes d'un même élément à travers différentes espèces au sein d'un système fermé et homogène.

Équilibre isotopique cinétique

Dans ce cas, le processus implique que la vitesse de réaction dans les deux sens d'un isotope particulier est la même, mais cela n'implique pas que les compositions isotopiques de deux composés à l'équilibre sont égaux, cela fait référence au fait que les relations qui existent entre deux isotopes différents dans chaque composé sont constantes à un certain Température.

Tout au long des réactions qui se produisent pour atteindre l'équilibre, l'isotope le plus lourd avec l'état d'oxydation le plus élevé s'accumule préférentiellement.

Un exemple d'équilibre isotopique est celui qui se produit dans le processus physique réversible de condensation et évaporation de l'eau :

H₂¹⁶SOIT_(vapeur) +H₂¹⁸SOIT_(liquide) ⇔H₂¹⁸SOIT_(vapeur) +H₂¹⁶SOIT_(liquide)

Les différences données dans la composition isotopique finale générée par le fractionnement isotopique peuvent être déterminées à l'aide d'un spectromètre de masse en comparant avec un échantillon de valeur standard et en notant la différence comme un enrichissement ou un épuisement du isotope d'intérêt et est rapporté à l'aide de trois paramètres: le facteur de fractionnement (α), la différence isotopique ou l'enrichissement isotopique (ε) et discrimination isotopique (δ).

Facteur de fractionnement (α)

Le facteur de fractionnement correspond à la répartition des isotopes stables entre deux phases coexistantes, l'une étant A et l'autre B, et s'exprime par la quotient de la quantité d'isotope lourd présent dans la phase liquide divisée par la quantité d'isotope lourd dans la phase gazeuse, comme indiqué ci-après équation:

α ^PX = (R)_UN / (R)_B (1)

Où R est la quantité d'isotope lourd (^PX) divisé par la quantité d'isotope léger (^LX), basée sur la phase indiquée par l'indice, exprimée avec la relation suivante:

R= ^PX / ^Lx(2)

Différence isotopique ou enrichissement isotopique (ε)

Ceci est représenté par le facteur de fractionnement moins 1, en parties pour mille (‰), donné par l'équation suivante:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Discrimination isotopique (δ)

Elle est estimée en faisant un quotient entre la quantité d'isotope lourd dans l'échantillon, divisée par la quantité d'isotope lourd présent dans l'étalon, qui est la matériau qui est pris comme référence pour la valeur de l'isotope lourd, en soustrayant 1, de sorte que les fréquences obtenues à partir d'échantillons différents soient comparables.

Il est exprimé en parties pour mille (‰) pour faciliter le calcul. expression des résultats, comme le montre l'équation suivante:

δ ^PX_goûter = {[(R)_goûter / (R)_{la norme}]-1} x 1000‰ (4)

Où R est la quantité d'isotope lourd (^PX) entre la quantité de lumière (^LX), à la fois dans l'échantillon et dans la norme.

Il est important de préciser que le fractionnement isotopique donné entre deux phases agit en fonction de la température, générant ainsi variations dans les relations précitées, en particulier dans la discrimination isotopique, qui fut la dernière à être expliqué.