מושג בהגדרה ABC

רקל ג'ירה בארטו רונדון | יוני 2022
ליק. בגיאוכימיה

הכתב העילי משמאל (¹⁸אוֹ, ²ח, ¹⁵N) מתייחס למספר המסה של האטום ומייצג את הסכום הכולל של מספר הפרוטונים והנייטרונים. דוגמה לאיזוטופים הם אלו של מימן, המשתקפים באות H, והאיזוטופים שלו הם פרוטיום (¹H), דאוטריום (²H) וטריטיום (³H), הממחיש שלכל אחד יש 1 או 2 נויטרונים יותר מהראשון.

סיווג איזוטופים

על פי יציבות גרעין האיזוטופים, אלו מסווגים כיציבים ורדיואקטיביים.

רַדִיוֹאַקטִיבִי: הם נקראים גם איזוטופים לא יציבים, יש להם את התכונה להפוך מאיזוטופ אחד למשנהו על ידי דעיכה או התפוררות של הגרעין שלו, פליטת אֵנֶרְגִיָה בצורה של רדיואקטיביות עם התקדמות הטרנספורמציה. במקרה של דוגמה איזוטופ מימן, האיזוטופ הרדיואקטיבי שלו הוא טריטיום. ³H, שיכול להתפרק ולהתמיר להליום 3 (³הוא). אבל זה לא האיזוטופ הרדיואקטיבי היחיד, יש הרבה יותר.

יַצִיב: מצידם, לאיזוטופים יציבים יש גרעין שאינו מתכלה לאחרים בסולם הזמן הגיאולוגי; מה שאומר שהם לא הופכים לאיזוטופים אחרים. ניתן למצוא אותם ברוב התרכובות. יש להם משקל מולקולרי נמוך והפרש מסה גדול יחסית.

הם יסודות בשפע מאוד בטבע והם נמצאים במצבי חמצון שונים, היוצרים סוגים שונים של קשרים כימיים. כמו כן, ניתן לסווג אותם לשני סוגים, קל וכבד.

לדוגמה, האיזוטופים היציבים של מימן הם פרוטיום (¹ח) ודוטריום (²ח). האחרון הוא הכבד והראשון הקל.

השפע שלו לא שווה, זה תלוי בתהליך שמתרחש, זה יקבע אם יש איזוטופים כבדים אור יציבים יותר או יציבים יותר, שיש להם נויטרונים אחד או שניים נוספים ביחס לפרוטונים והם יכולים להיווצר מהתפרקות רדיואקטיבית של איזוטופים רַדִיוֹאַקטִיבִי.

שבר איזוטופים

ההבדל בשפע בין איזוטופים כבדים לקלים נובע מתהליכים טבעיים והוא קיים בתרכובות המתקבלות. החל מתגובות כימיות, תהליכים פיזיקליים, ביולוגיים, מטבוליים וגיאוכימיים, שבהם הם משתתפים בחופשיות ותלויים ב הבדל ב מהירות תגובה כל אחד.

התהליכים המתרחשים והשפע של זה או אחר תלויים בקשרים הכימיים ובכוחות המשיכה של האטומים, שהוא גדול יותר במקרה של איזוטופים כבדים, המפחית את שלהם מְהִירוּת של תגובה כי נדרשת יותר אנרגיה כדי לשבור את הקשרים.

חלוקה לא שוויונית נתונה בין מקור מקור ותוצרי התגובה שלו נקראת שבר איזוטופי, ו מתייחס לאופן שבו איזוטופים מפוזרים בין חומר אחד למשנהו או לשלבים שונים של אותו חומר.

החשיבות של שבר איזוטופי נובעת מהשונות שהוא נותן ביחס של איזוטופים יציבים של קבוצות שונות של אלמנטים והאות האיזוטופי שהוא מייצר שיכולים לציין אם יש או באיזה גודל התרחש תהליך מסוים במחזור של אלמנט ספֵּצִיפִי.

כתוצאה מכך, תוצרי התגובות שעוברות חלוקה איזוטופי מציגים א הרכב איזוטופי ייחודי המשמש לזיהוי המקור שממנו הוא מגיע או התהליכים שבהם אני עובר.

דוגמה לחלוקה היא תהליך אידוי המים באוקיינוסים, כאשר המים המתאדים נושאים את האיזוטופים הקלים באדים כמו ¹ח₂¹⁶אוֹ; ומשאיר במי האוקיינוס ​​את האיזוטופים הכבדים של המים כמו ¹ח₂¹⁸או ו ¹ח₂ח¹⁶אוֹ. במקרה זה, 18O הוא האיזוטופ הכבד של החמצן ו-16O הוא האיזוטופ הקל.

כעת, שבר איזוטופי מתרחש על ידי שני תהליכים שונים, איזון איזוטופ כימי ושיווי משקל איזוטופ קינטי.

שיווי משקל איזוטופי כימי

בתהליך זה התגובות המתרחשות לְהַחלִיף איזוטופים מקיפים את ההפצה מחדש של איזוטופים של אותו יסוד דרך מינים שונים בתוך מערכת סגורה והומוגנית.

שיווי משקל איזוטופ קינטי

במקרה זה התהליך מרמז שקצב התגובה בשני הכיוונים של איזוטופ מסוים זהה, אך אין זה מרמז שההרכבים האיזוטופים של שתי תרכובות בשיווי משקל שוות, זה מתייחס לעובדה שהיחסים הקיימים בין שני איזוטופים שונים בכל תרכובת קבועים בנקודה מסוימת טֶמפֶּרָטוּרָה.

לאורך כל התגובות המתרחשות כדי להגיע לשיווי משקל, האיזוטופ הכבד ביותר עם מצב החמצון הגבוה ביותר מצטבר באופן מועדף.

דוגמה לשיווי משקל איזוטופי היא זה המתרחש בתהליך הפיזי הפיזי של הִתְעַבּוּת ואיוד מים:

ח₂¹⁶אוֹ_(אדים) + H₂¹⁸אוֹ_(נוזל) ⇔H₂¹⁸אוֹ_(אדים) + H₂¹⁶אוֹ_(נוזל)

ניתן לקבוע את ההבדלים הנתונים בהרכב האיזוטופי הסופי שנוצר על ידי פיצול איזוטופי באמצעות ספקטרומטר מסה על ידי השוואה עם מדגם ערך סטנדרטי וציון ההבדל כהעשרה או דלדול של איזוטופ מעניין ומדווח באמצעות שלושה פרמטרים: גורם הפרקציה (α), הבדל איזוטופי או העשרה איזוטופי (ε) ו אַפלָיָה איזוטופי (δ).

גורם שבר (α)

גורם החלוקה מתאים להתפלגות האיזוטופים היציבים בין שני שלבים המתקיימים במקביל, האחד הוא A והשני B, והוא מתבטא כ- מנה של כמות האיזוטופ הכבד הנמצא בשלב הנוזלי חלקי כמות האיזוטופ הכבד בשלב הגז, כפי שמוצג להלן משוואה:

α ^פX = (R)_א / (R)_ב. (1)

כאשר R הוא כמות האיזוטופ הכבד (^פX) חלקי כמות איזוטופ האור (^לX), בהתבסס על השלב המצוין בכתב המשנה, מבוטא עם הקשר הבא:

R= ^פאיקס / ^לx(2)

הבדל איזוטופי או העשרה איזוטופית (ε)

זה מיוצג כגורם השבר מינוס 1, בחלקים לאלף (‰), שניתן במשוואה הבאה:

ε ^פX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

אפליה איזוטופית (δ)

הוא מוערך על ידי ביצוע מנה בין כמות האיזוטופ הכבד במדגם, חלקי כמות האיזוטופ הכבד הקיים בתקן, שהוא ה- חומר שנלקח כהתייחסות לערך האיזוטופ הכבד, בהפחתת 1, כך שהתדרים המתקבלים מדגימות שונות יהיו דומות.

זה מבוטא בחלקים לאלף (‰) כדי להקל על החישוב. ביטוי של התוצאות, כפי שמוצג במשוואה הבאה:

δ ^פאיקס_{לִטעוֹם} = {[(R)_{לִטעוֹם} / (R)_תֶקֶן]-1} x 1000‰ (4)

כאשר R הוא כמות האיזוטופ הכבד (^פX) בין כמות האור (^לX), הן במדגם והן בתקן.

חשוב להבהיר שהחלוקה האיזוטופי הניתנת בין שני שלבים פועלת על סמך הטמפרטורה, וכך נוצרת שינויים ביחסים שהוזכרו לעיל, במיוחד באפליה איזוטופית, שהייתה האחרונה הסביר.