Concetto in definizione ABC

L'apice a sinistra (¹⁸O, ²H, ¹⁵N) si riferisce al numero di massa dell'atomo e rappresenta la somma totale del numero di protoni e neutroni. Un esempio di isotopi sono quelli dell'idrogeno, riflesso dalla lettera H, e i suoi isotopi sono il protio (¹H), deuterio (²H) e trizio (³H), illustrando che ciascuno ha 1 o 2 neutroni in più rispetto al primo.

Classificazione degli isotopi

Secondo la stabilità del nucleo degli isotopi, questi sono classificati come stabili e radioattivi.

radioattivo: Sono anche chiamati isotopi instabili, hanno la proprietà di trasformarsi da un isotopo all'altro per decadimento o disintegrazione del suo nucleo, emettendo

Energia sotto forma di radioattività con l'avanzare della trasformazione. Nel caso dell'isotopo dell'idrogeno, il suo isotopo radioattivo è il trizio. ³H, che può decadere e trasformarsi in elio 3 (³Lui). Ma non è l'unico isotopo radioattivo, ce ne sono molti di più.

stabile: Da parte loro, gli isotopi stabili hanno un nucleo che non decade ad altri sulla scala temporale geologica; il che significa che non si trasformano in altri isotopi. Possono essere trovati nella maggior parte dei composti. Hanno un basso peso molecolare e una differenza di massa relativamente grande.

Sono elementi molto abbondanti in natura e si trovano in diversi stati di ossidazione, formando diversi tipi di legami chimici. Allo stesso modo, possono essere classificati in due tipi, leggeri e pesanti.

Ad esempio, gli isotopi stabili dell'idrogeno sono il protio (¹H) e deuterio (²H). Quest'ultimo è il pesante e il primo il leggero.

La sua abbondanza è disuguale, dipende dal processo che si verifica, questo determinerà se ci sono isotopi leggeri più stabili o più stabili pesanti, il che hanno uno o due neutroni in più rispetto ai protoni e possono essere generati dal decadimento radioattivo degli isotopi radioattivo.

frazionamento isotopico

La differenza di abbondanza tra isotopi pesanti e leggeri è dovuta a processi naturali ed è presente nei composti che si ottengono. a partire da reazioni chimiche, processi fisici, biologici, metabolici e geochimici, a cui partecipano liberamente, e dipendono dalla differenza in velocità di reazione a testa.

I processi che si verificano e l'abbondanza dell'uno o dell'altro dipendono dai legami chimici e dalle forze di attrazione degli atomi, che è maggiore nel caso degli isotopi pesanti, che riduce la loro velocità di reazione perché ci vuole più energia per rompere i legami.

Una data distribuzione ineguale tra una sorgente sorgente e i suoi prodotti di reazione è chiamata frazionamento isotopico e si riferisce al modo in cui gli isotopi sono distribuiti tra una sostanza e l'altra o fasi diverse della stessa sostanza.

L'importanza del frazionamento isotopico è dovuta alla variazione che dà nel rapporto tra isotopi stabili di diversi gruppi di elementi e il segnale isotopico che genera che può indicare se c'è o in quale grandezza un determinato processo ha avuto luogo all'interno del ciclo di un elemento specifico.

Di conseguenza, i prodotti delle reazioni che subiscono il frazionamento isotopico mostrano a composizione isotopica unica che serve per identificare la fonte da cui proviene o i processi attraverso i quali Passo.

Un esempio di frazionamento è il processo di evaporazione dell'acqua negli oceani, dove l'acqua in evaporazione porta via gli isotopi leggeri nel vapore come ¹H₂¹⁶O; e lascia nell'acqua dell'oceano gli isotopi pesanti dell'acqua come ¹H₂¹⁸o e ¹H₂H¹⁶O. In questo caso, 18O è l'isotopo pesante dell'ossigeno e 16O è l'isotopo leggero.

Ora, il frazionamento isotopico avviene mediante due diversi processi, Equilibrio isotopo chimico ed equilibrio isotopico cinetico.

Equilibrio isotopico chimico

In questo processo le reazioni che si verificano scambio isotopi racchiudono la ridistribuzione degli isotopi dello stesso elemento attraverso varie specie all'interno di un sistema chiuso e omogeneo.

Equilibrio isotopico cinetico

In questo caso il processo implica che la velocità di reazione in entrambe le direzioni di un particolare isotopo sia la stessa, ma non implica che le composizioni isotopiche di due composti all'equilibrio sono uguali, si riferisce al fatto che le relazioni che esistono tra due diversi isotopi in ciascun composto sono costanti ad un certo temperatura.

Durante le reazioni che si verificano per raggiungere l'equilibrio, l'isotopo più pesante con il più alto stato di ossidazione si accumula preferenzialmente.

Un esempio di equilibrio isotopico è quello che si verifica nel processo fisico reversibile di condensazione ed evaporazione dell'acqua:

H₂¹⁶O_(vapore) + H₂¹⁸O_(liquido) ⇔H₂¹⁸O_(vapore) + H₂¹⁶O_(liquido)

Le differenze date nella composizione isotopica finale generata dal frazionamento isotopico possono essere determinate usando a spettrometro di massa confrontandolo con un campione di valore standard e notando la differenza come arricchimento o esaurimento del isotopo di interesse ed è riportato utilizzando tre parametri: il fattore di frazionamento (α), la differenza isotopica o l'arricchimento isotopico (ε) e discriminazione isotopico (δ).

Fattore di frazionamento (α)

Il fattore di frazionamento corrisponde alla distribuzione di isotopi stabili tra due fasi coesistenti, una è A e l'altra B, ed è espresso come quoziente della quantità di isotopo pesante presente nella fase liquida diviso per la quantità di isotopo pesante nella fase gassosa, come mostrato di seguito equazione:

α ^PX = (R)_UN / (R)_B. (1)

Dove R è la quantità di isotopo pesante (^PX) diviso per la quantità dell'isotopo leggero (^lX), in base alla fase indicata dal pedice, espressa con la seguente relazione:

R= ^PX / ^lx(2)

Differenza isotopica o arricchimento isotopico (ε)

Questo è rappresentato come il fattore di frazionamento meno 1, in parti per mille (‰), dato dalla seguente equazione:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Discriminazione isotopica (δ)

Si stima facendo un quoziente tra la quantità dell'isotopo pesante nel campione, divisa per la quantità dell'isotopo pesante presente nello standard, che è il materiale che viene preso come riferimento per il valore dell'isotopo pesante, sottraendo 1, in modo che le frequenze ottenute da diversi campioni siano comparabili.

È espresso in parti per mille (‰) per facilità di calcolo. espressione dei risultati, come mostrato nella seguente equazione:

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

Dove R è la quantità di isotopo pesante (^PX) tra la quantità di luce (^lX), sia nel campione che nella norma.

È importante chiarire che il frazionamento isotopico dato tra due fasi agisce in base alla temperatura, generando così variazioni nelle suddette relazioni, soprattutto nella discriminazione isotopica, che è stata l'ultima ad esistere spiegato.