Fogalom az ABC definíciójában

A bal felső index (¹⁸BÁRMELYIK, ²H, ¹⁵N) az atom tömegszámára utal, és a protonok és neutronok számának összegét jelenti. Izotópok például a hidrogén izotópjai, amelyeket a H betű tükröz, izotópjai pedig a protium (¹H), deutérium (²H) és trícium (³H), azt szemlélteti, hogy mindegyiknek 1-2 neutronja van több, mint az elsőnek.

Izotópok osztályozása

Az izotópok magjának stabilitása szerint ezeket a stabil és radioaktív csoportokba sorolják.

radioaktív: Instabil izotópoknak is nevezik őket, megvan az a tulajdonságuk, hogy egyik izotópból a másikba alakulnak át a magjának bomlásával vagy szétesésével, kibocsátva

Energia radioaktivitás formájában az átalakulás előrehaladtával. A hidrogénizotóp példa esetében radioaktív izotópja a trícium. ³H, amely lebomolhat és hélium 3-má alakulhat (³Ő). De nem ez az egyetlen radioaktív izotóp, sokkal több van.

stabil: A stabil izotópoknak van egy magja, amely nem bomlik le mások számára a geológiai időskálán; ami azt jelenti, hogy nem alakulnak át más izotópokká. A legtöbb vegyületben megtalálhatók. Alacsony molekulatömegük és viszonylag nagy tömegkülönbségük van.

Nagyon bőséges elemek a természetben, és különböző oxidációs állapotban találhatók, különböző típusú kémiai kötéseket képezve. Hasonlóképpen két típusra oszthatók, könnyűre és nehézre.

Például a hidrogén stabil izotópjai a protium (¹H) és deutérium (²H). Az utóbbi a nehéz, az előbbi pedig a könnyű.

Bősége egyenlőtlen, a lezajló folyamattól függ, ez határozza meg, hogy vannak-e stabilabb könnyű vagy stabilabb nehéz izotópok, a amelyek egy vagy két extra neutront tartalmaznak a protonokhoz képest, és az izotópok radioaktív bomlásával keletkezhetnek radioaktív.

izotópfrakcionálás

A nehéz és könnyű izotópok közötti különbség a természetes folyamatoknak köszönhető, és jelen van a kapott vegyületekben. kémiai reakcióktól, fizikai, biológiai, anyagcsere- és geokémiai folyamatoktól kezdve, ahol ezek szabadon vesznek részt, és függenek a különbség benne reakciósebesség minden egyes.

A lezajló folyamatok, egyik vagy másik mennyisége a kémiai kötésektől és az atomok vonzóereitől függ, ami a nehéz izotópok esetében nagyobb, ami csökkenti azok mennyiségét. sebesség reakcióból, mert több energiára van szükség a kötések felbomlásához.

Egy adott forrásforrás és reakciótermékei közötti egyenlőtlen eloszlást izotópos frakcionálásnak nevezzük, és az izotópok eloszlásának módját jelenti az egyik anyag és a másik vagy annak különböző fázisai között anyag.

Az izotópos frakcionálás jelentősége annak köszönhető, hogy a különböző csoportok stabil izotópjainak arányában változatos. elemek és az általa generált izotópjel, amely jelezheti, hogy van-e vagy milyen nagyságrendben ment végbe egy bizonyos folyamat egy elem ciklusán belül. különleges.

Következésképpen az izotópos frakcionáláson átesett reakciók termékei a egyedi izotóp-összetétel, amely azonosítja a forrást, ahonnan származik, vagy a folyamatokat, amelyek során Átmentem.

A frakcionálásra példa a víz elpárolgási folyamata az óceánokban, ahol a párolgó víz elszállítja a gőzben lévő könnyű izotópokat. ¹H₂¹⁶BÁRMELYIK; és az óceán vizében hagyja a víz nehéz izotópjait, mint ¹H₂¹⁸vagy és ¹H₂H¹⁶BÁRMELYIK. Ebben az esetben a 18O az oxigén nehéz izotópja, a 16O pedig a könnyű izotóp.

Most az izotópos frakcionálás két különböző eljárással megy végbe, Egyensúly kémiai izotóp és kinetikus izotóp egyensúly.

Kémiai izotópos egyensúly

Ebben a folyamatban a fellépő reakciók csere Az izotópok ugyanazon elem izotópjainak újraeloszlását zárják be különböző fajokon belül egy zárt és homogén rendszeren belül.

Kinetikus izotópegyensúly

Ebben az esetben a folyamat azt jelenti, hogy a reakció sebessége egy adott izotóp mindkét irányában azonos, de ez nem jelenti azt, hogy az izotóp összetétele két egyensúlyban lévő vegyület egyenlősége, ez arra utal, hogy az egyes vegyületekben két különböző izotóp között fennálló kapcsolatok egy bizonyos értéknél állandóak. hőfok.

Az egyensúly eléréséhez szükséges reakciók során a legnehezebb, legmagasabb oxidációs állapotú izotóp halmozódik fel.

Példa az izotópos egyensúlyra az, amely a reverzibilis fizikai folyamatban következik be páralecsapódás és a víz párolgása:

H₂¹⁶BÁRMELYIK_(gőz) + H₂¹⁸BÁRMELYIK_(folyékony) ⇔H₂¹⁸BÁRMELYIK_(gőz) + H₂¹⁶BÁRMELYIK_(folyékony)

Az izotópfrakcionálással előállított végső izotóp-összetétel adott különbségei a tömegspektrométer, összehasonlítva egy standard értékű mintával, és feljegyezve a különbséget a dúsítás vagy a kimerülés az érdeklődésre számot tartó izotóp, és három paraméter használatával jelentik: frakcionálási tényező (α), izotóp-különbség vagy dúsítás izotóp (ε) és megkülönböztetés izotóp (δ).

Frakcionálási tényező (α)

A frakcionálási tényező a stabil izotópok két együttélő fázis közötti eloszlásának felel meg, amelyek közül az egyik A, a másik B, és a következőképpen fejeződik ki: a folyadékfázisban jelenlévő nehéz izotóp mennyiségének hányadosa osztva a gázfázisban lévő nehéz izotóp mennyiségével, amint az alábbi ábrán látható egyenlet:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

ahol R a nehéz izotóp mennyisége (^PX) osztva a fényizotóp mennyiségével (^LX), az alsó index által jelzett fázis alapján, a következő összefüggéssel kifejezve:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotópos különbség vagy izotópos feldúsulás (ε)

Ezt a frakcionálási tényező mínusz 1, ezrelékben (‰), a következő egyenlettel megadva:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotópos megkülönböztetés (δ)

Ezt úgy becsüljük meg, hogy hányadost adunk a mintában lévő nehéz izotóp mennyisége, elosztva a standardban jelen lévő nehéz izotóp mennyiségével, amely a olyan anyag, amelyet referenciaként veszünk a nehéz izotóp értékéhez, levonva 1-et, így a különböző mintákból kapott frekvenciák összehasonlíthatók.

Ezrelékben (‰) fejezzük ki a könnyebb számítás érdekében. kifejezés az eredmények közül, amint azt a következő egyenlet mutatja:

δ ^Px_minta = {[(R)_minta / (R)_{alapértelmezett}]-1} x 1000‰ (4)

ahol R a nehéz izotóp mennyisége (^PX) a fény mennyisége között (^LX), mind a mintában, mind a szabványban.

Fontos tisztázni, hogy a két fázis között adott izotópos frakcionálás a hőmérséklet alapján hat, így keletkezik eltérések a fent említett kapcsolatokban, különösen az izotópos megkülönböztetésben, amely az utolsó volt magyarázta.