परिभाषा एबीसी. में अवधारणा

बाईं ओर सुपरस्क्रिप्ट (¹⁸या, ²एच, ¹⁵एन) परमाणु की द्रव्यमान संख्या को संदर्भित करता है और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या का योग दर्शाता है। समस्थानिकों का एक उदाहरण हाइड्रोजन का है, जो H अक्षर से परावर्तित होता है, और इसके समस्थानिक प्रोटियम होते हैं (¹एच), ड्यूटेरियम (²एच) और ट्रिटियम (³एच), यह दर्शाता है कि प्रत्येक में पहले की तुलना में 1 या 2 अधिक न्यूट्रॉन हैं।

आइसोटोप का वर्गीकरण

समस्थानिकों के नाभिक की स्थिरता के अनुसार, इन्हें स्थिर और रेडियोधर्मी के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

रेडियोधर्मी: इन्हें अस्थिर समस्थानिक भी कहा जाता है, इनमें एक समस्थानिक से दूसरे समस्थानिक में इसके नाभिक के क्षय या विघटन से परिवर्तित होने का गुण होता है।

ऊर्जा परिवर्तन की प्रगति के साथ रेडियोधर्मिता के रूप में। हाइड्रोजन समस्थानिक उदाहरण के मामले में, इसका रेडियोधर्मी समस्थानिक ट्रिटियम है। ³एच, जो क्षय हो सकता है और हीलियम 3 में बदल सकता है (³वह)। लेकिन यह एकमात्र रेडियोधर्मी समस्थानिक नहीं है, और भी बहुत कुछ है।

स्थिर: उनके हिस्से के लिए, स्थिर आइसोटोप में एक नाभिक होता है जो भूगर्भीय समय के पैमाने पर दूसरों को क्षय नहीं करता है; जिसका अर्थ है कि वे अन्य समस्थानिकों में परिवर्तित नहीं होते हैं। वे अधिकांश यौगिकों में पाए जा सकते हैं। उनके पास कम आणविक भार और अपेक्षाकृत बड़ा द्रव्यमान अंतर है।

वे प्रकृति में बहुत प्रचुर मात्रा में तत्व हैं और विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में पाए जाते हैं, विभिन्न प्रकार के रासायनिक बंधन बनाते हैं। इसी तरह, उन्हें दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है, हल्का और भारी।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन के स्थिर समस्थानिक प्रोटियम हैं (¹एच) और ड्यूटेरियम (²एच)। उत्तरार्द्ध भारी और पूर्व प्रकाश है।

इसकी बहुतायत असमान है, यह होने वाली प्रक्रिया पर निर्भर करता है, यह निर्धारित करेगा कि क्या अधिक स्थिर प्रकाश या अधिक स्थिर भारी समस्थानिक हैं, जिसमें प्रोटॉन के सापेक्ष एक या दो अतिरिक्त न्यूट्रॉन होते हैं और आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न हो सकते हैं रेडियोधर्मी।

समस्थानिक विभाजन

भारी और हल्के समस्थानिकों के बीच बहुतायत में अंतर प्राकृतिक प्रक्रियाओं के कारण होता है और प्राप्त यौगिकों में मौजूद होता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं, भौतिक, जैविक, चयापचय और भू-रासायनिक प्रक्रियाओं से शुरू होकर, जहां वे स्वतंत्र रूप से भाग लेते हैं, और निर्भर करते हैं अंतर प्रतिक्रिया की गति प्रत्येक।

होने वाली प्रक्रियाएं और एक या दूसरे की प्रचुरता रासायनिक बंधों और परमाणुओं की आकर्षक शक्तियों पर निर्भर करती है, जो भारी समस्थानिकों के मामले में अधिक होती है, जो उनके रफ़्तार प्रतिक्रिया का क्योंकि बंधनों को तोड़ने में अधिक ऊर्जा लगती है।

स्रोत स्रोत और उसके प्रतिक्रिया उत्पादों के बीच दिया गया असमान वितरण समस्थानिक विभाजन कहलाता है, और उस तरीके को संदर्भित करता है जिसमें एक पदार्थ और दूसरे या उसी के विभिन्न चरणों के बीच समस्थानिक वितरित किए जाते हैं पदार्थ।

समस्थानिक विभाजन का महत्व विभिन्न समूहों के स्थिर समस्थानिकों के अनुपात में भिन्नता के कारण है तत्व और समस्थानिक संकेत जो इसे उत्पन्न करता है जो संकेत कर सकता है कि क्या है या किस परिमाण में एक तत्व के चक्र के भीतर एक निश्चित प्रक्रिया हुई है विशिष्ट।

नतीजतन, प्रतिक्रियाओं के उत्पाद जो समस्थानिक विभाजन से गुजरते हैं, प्रदर्शित करते हैं a अद्वितीय समस्थानिक रचना जो उस स्रोत की पहचान करने का कार्य करती है जिससे वह आता है या वह प्रक्रिया जिसके द्वारा मैं उत्तीर्ण हो गया।

विभाजन का एक उदाहरण महासागरों में पानी के वाष्पीकरण की प्रक्रिया है, जहां वाष्पित होने वाला पानी वाष्प में प्रकाश समस्थानिकों को दूर ले जाता है जैसे ¹एच₂¹⁶या; और समुद्र के पानी में पानी के भारी समस्थानिकों को छोड़ देता है ¹एच₂¹⁸या और ¹एच₂एच¹⁶या। इस मामले में, 18O ऑक्सीजन का भारी समस्थानिक है और 16O प्रकाश समस्थानिक है।

अब, समस्थानिक विभाजन दो अलग-अलग प्रक्रियाओं द्वारा होता है, संतुलन रासायनिक समस्थानिक और गतिज समस्थानिक संतुलन।

रासायनिक समस्थानिक संतुलन

इस प्रक्रिया में होने वाली प्रतिक्रियाएं लेन देन आइसोटोप एक ही तत्व के समस्थानिकों के पुनर्वितरण को विभिन्न प्रजातियों के माध्यम से एक प्रणाली के भीतर बंद कर देता है जो बंद और सजातीय है।

काइनेटिक आइसोटोप संतुलन

इस मामले में प्रक्रिया का तात्पर्य है कि किसी विशेष आइसोटोप की दोनों दिशाओं में प्रतिक्रिया की दर समान है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि समस्थानिक रचनाएं संतुलन पर दो यौगिकों के बराबर हैं, यह इस तथ्य को संदर्भित करता है कि प्रत्येक यौगिक में दो अलग-अलग समस्थानिकों के बीच मौजूद संबंध एक निश्चित समय पर स्थिर होते हैं। तापमान.

संतुलन तक पहुँचने के लिए होने वाली प्रतिक्रियाओं के दौरान, उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था वाला सबसे भारी आइसोटोप अधिमान्य रूप से जमा होता है।

समस्थानिक संतुलन का एक उदाहरण वह है जो की प्रतिवर्ती भौतिक प्रक्रिया में होता है वाष्पीकरण और पानी का वाष्पीकरण:

एच₂¹⁶या_{(वाष्प)} + एच₂¹⁸या_(तरल) एच₂¹⁸या_{(वाष्प)} + एच₂¹⁶या_(तरल)

अंतिम समस्थानिक संरचना में दिए गए अंतर जो समस्थानिक विभाजन द्वारा उत्पन्न होते हैं, का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है a मास स्पेक्ट्रोमीटर एक मानक मूल्य नमूने के साथ तुलना करके और अंतर को संवर्धन या कमी के रूप में नोट करके ब्याज का समस्थानिक और तीन मापदंडों का उपयोग करके रिपोर्ट किया गया है: अंश कारक (α), समस्थानिक अंतर या संवर्धन समस्थानिक (ε) और भेदभाव समस्थानिक (δ).

अंश कारक (α)

विभाजन कारक दो सह-अस्तित्व वाले चरणों के बीच स्थिर समस्थानिकों के वितरण से मेल खाता है, एक ए और दूसरा बी, और के रूप में व्यक्त किया जाता है तरल चरण में मौजूद भारी आइसोटोप की मात्रा को गैस चरण में भारी आइसोटोप की मात्रा से विभाजित किया जाता है, जैसा कि निम्नलिखित में दिखाया गया है समीकरण:

α ^पीएक्स = (आर)_ए / (आर)_बी। (1)

जहाँ R भारी समस्थानिक की मात्रा है (^पीX) प्रकाश समस्थानिक की मात्रा से विभाजित (^लीएक्स), सबस्क्रिप्ट द्वारा इंगित चरण के आधार पर, निम्नलिखित संबंधों के साथ व्यक्त किया गया:

आर = ^पीएक्स / ^लीएक्स(2)

समस्थानिक अंतर या समस्थानिक संवर्धन (ε)

इसे निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिए गए अंश प्रति हजार (‰) में भिन्नात्मक कारक माइनस 1 के रूप में दर्शाया गया है:

ε ^पीएक्स ए-बी = (α-1) x 1000‰ (3)

समस्थानिक भेदभाव (δ)

यह मानक में मौजूद भारी आइसोटोप की मात्रा से विभाजित नमूने में भारी आइसोटोप की मात्रा के बीच एक भागफल बनाकर अनुमान लगाया जाता है, जो कि है सामग्री जिसे भारी आइसोटोप के मान के लिए एक संदर्भ के रूप में लिया जाता है, 1 घटाकर, ताकि विभिन्न नमूनों से प्राप्त आवृत्तियों की तुलना की जा सके।

यह गणना में आसानी के लिए प्रति हजार (‰) भागों में व्यक्त किया जाता है। अभिव्यक्ति परिणामों की, जैसा कि निम्नलिखित समीकरण में दिखाया गया है:

δ ^पीएक्स_{नमूना} = {[(आर)_{नमूना} / (आर)_मानक]-1} x 1000‰ (4)

जहाँ R भारी समस्थानिक की मात्रा है (^पीX) प्रकाश की मात्रा के बीच (^लीX), नमूने और मानक दोनों में।

यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि दो चरणों के बीच दिया गया समस्थानिक विभाजन तापमान के आधार पर कार्य करता है, इस प्रकार उत्पन्न करता है उपरोक्त संबंधों में भिन्नता, विशेष रूप से समस्थानिक भेदभाव में, जो कि अंतिम था व्याख्या की।