კონცეფცია განმარტებაში ABC

ზედწერილი მარცხნივ (¹⁸ან, ²H, ¹⁵ნ) აღნიშნავს ატომის მასურ რაოდენობას და წარმოადგენს პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობის ჯამს. იზოტოპების მაგალითია წყალბადი, რომელიც აისახება ასო H-ით და მისი იზოტოპებია პროტიუმი (¹H), დეიტერიუმი (²H) და ტრიტიუმი (³H), რაც გვიჩვენებს, რომ თითოეულს აქვს 1 ან 2 მეტი ნეიტრონი, ვიდრე პირველს.

იზოტოპების კლასიფიკაცია

იზოტოპების ბირთვის სტაბილურობის მიხედვით, ისინი კლასიფიცირდება როგორც სტაბილური და რადიოაქტიური.

რადიოაქტიური: მათ ასევე უწოდებენ არასტაბილურ იზოტოპებს, მათ აქვთ თვისება გარდაიქმნას ერთი იზოტოპიდან მეორეში მისი ბირთვის დაშლის ან დაშლის შედეგად, გამოსხივება.

ენერგია რადიოაქტიურობის სახით ტრანსფორმაციის წინსვლასთან ერთად. წყალბადის იზოტოპის მაგალითის შემთხვევაში, მისი რადიოაქტიური იზოტოპი არის ტრიტიუმი. ³H, რომელსაც შეუძლია გაფუჭდეს და გარდაიქმნას ჰელიუმ 3-ად (³ის). მაგრამ ეს არ არის ერთადერთი რადიოაქტიური იზოტოპი, არსებობს მრავალი სხვა.

სტაბილური: თავის მხრივ, სტაბილურ იზოტოპებს აქვთ ბირთვი, რომელიც არ იშლება სხვებისთვის გეოლოგიური დროის მასშტაბით; რაც ნიშნავს, რომ ისინი არ გარდაიქმნებიან სხვა იზოტოპებად. ისინი გვხვდება ნაერთების უმეტესობაში. მათ აქვთ დაბალი მოლეკულური წონა და შედარებით დიდი მასის განსხვავება.

ისინი ბუნებაში ძალიან უხვი ელემენტებია და გვხვდება სხვადასხვა ჟანგვის მდგომარეობაში, ქმნიან სხვადასხვა სახის ქიმიურ კავშირებს. ანალოგიურად, ისინი შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად, მსუბუქი და მძიმე.

მაგალითად, წყალბადის სტაბილური იზოტოპებია პროტიუმი (¹H) და დეიტერიუმი (²H). ეს უკანასკნელი არის მძიმე და პირველი მსუბუქი.

მისი სიმრავლე არათანაბარია, ეს დამოკიდებულია მიმდინარე პროცესზე, ეს განსაზღვრავს, არის თუ არა უფრო სტაბილური მსუბუქი ან უფრო სტაბილური მძიმე იზოტოპები. რომლებსაც აქვთ ერთი ან ორი დამატებითი ნეიტრონი პროტონებთან შედარებით და შეიძლება წარმოიქმნას იზოტოპების რადიოაქტიური დაშლისგან. რადიოაქტიური.

იზოტოპური ფრაქციები

მძიმე და მსუბუქ იზოტოპებს შორის სიმრავლის სხვაობა გამოწვეულია ბუნებრივი პროცესებით და გვხვდება მიღებულ ნაერთებში. დაწყებული ქიმიური რეაქციებიდან, ფიზიკური, ბიოლოგიური, მეტაბოლური და გეოქიმიური პროცესებიდან, სადაც ისინი თავისუფლად მონაწილეობენ და დამოკიდებულია განსხვავებაში რეაქციის სიჩქარე თითოეული.

მიმდინარე პროცესები და ამა თუ იმ მეორის სიმრავლე დამოკიდებულია ქიმიურ ბმებსა და ატომების მიზიდულ ძალებზე, რაც უფრო დიდია მძიმე იზოტოპების შემთხვევაში, რაც ამცირებს მათ. სიჩქარე რეაქცია, რადგან ობლიგაციების გაწყვეტას მეტი ენერგია სჭირდება.

მოცემულ არათანაბარ განაწილებას წყაროსა და მის რეაქციის პროდუქტებს შორის იზოტოპური ფრაქციები ეწოდება და ეხება იზოტოპების განაწილების გზას ერთ ნივთიერებასა და მეორეს ან იმავე ნივთიერების სხვადასხვა ფაზებს შორის ნივთიერება.

იზოტოპური ფრაქციების მნიშვნელობა განპირობებულია სხვადასხვა ჯგუფის სტაბილური იზოტოპების თანაფარდობის ცვალებადობით. ელემენტები და იზოტოპური სიგნალი, რომელსაც ის გამოიმუშავებს, რომელსაც შეუძლია მიუთითოს, არის თუ არა ან რა მასშტაბებით მოხდა გარკვეული პროცესი ელემენტის ციკლში კონკრეტული.

შესაბამისად, რეაქციების პროდუქტები, რომლებიც განიცდიან იზოტოპურ ფრაქციებს, აჩვენებენ ა უნიკალური იზოტოპური კომპოზიცია, რომელიც ემსახურება წყაროს იდენტიფიცირებას, საიდანაც ის მოდის ან იმ პროცესების იდენტიფიცირებას, რომლითაც იგი მოდის გავდივარ.

ფრაქციების მაგალითია ოკეანეებში წყლის აორთქლების პროცესი, სადაც აორთქლებული წყალი ატარებს სინათლის იზოტოპებს ორთქლში, როგორც ¹ჰ₂¹⁶ან; და ოკეანის წყალში ტოვებს წყლის მძიმე იზოტოპებს როგორც ¹ჰ₂¹⁸ან და ¹ჰ₂ჰ¹⁶ან. ამ შემთხვევაში, 18O არის ჟანგბადის მძიმე იზოტოპი, ხოლო 16O არის მსუბუქი იზოტოპი.

ახლა იზოტოპური ფრაქციები ხდება ორი განსხვავებული პროცესით, Ბალანსი ქიმიური იზოტოპი და კინეტიკური იზოტოპის წონასწორობა.

ქიმიური იზოტოპური წონასწორობა

ამ პროცესში ხდება რეაქციები გაცვლა იზოტოპი მოიცავს იმავე ელემენტის იზოტოპების გადანაწილებას სხვადასხვა სახეობების მეშვეობით დახურულ და ერთგვაროვან სისტემაში.

კინეტიკური იზოტოპის წონასწორობა

ამ შემთხვევაში პროცესი გულისხმობს, რომ რეაქციის სიჩქარე კონკრეტული იზოტოპის ორივე მიმართულებით არის იგივე, მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ იზოტოპური კომპოზიციები წონასწორობაში მყოფი ორი ნაერთი ტოლია, ეს ეხება იმ ფაქტს, რომ ურთიერთობა, რომელიც არსებობს ორ სხვადასხვა იზოტოპს შორის თითოეულ ნაერთში მუდმივია გარკვეული ტემპერატურა.

რეაქციის განმავლობაში, რომელიც ხდება წონასწორობის მისაღწევად, უპირატესად გროვდება ყველაზე მძიმე იზოტოპი უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობით.

იზოტოპური წონასწორობის მაგალითია ის, რაც ხდება შექცევადი ფიზიკური პროცესის დროს კონდენსაცია და წყლის აორთქლება:

ჰ₂¹⁶ან_{(ორთქლი)} + H₂¹⁸ან_{(თხევადი)} ⇔H₂¹⁸ან_{(ორთქლი)} + H₂¹⁶ან_{(თხევადი)}

მოცემული განსხვავებები საბოლოო იზოტოპურ შემადგენლობაში, რომელიც წარმოიქმნება იზოტოპური ფრაქციით, შეიძლება განისაზღვროს მასის სპექტრომეტრი სტანდარტული მნიშვნელობის ნიმუშთან შედარებით და სხვაობის აღნიშვნით, როგორც გამდიდრების ან ამოწურვის საინტერესო იზოტოპი და მოხსენებულია სამი პარამეტრის გამოყენებით: ფრაქციების ფაქტორი (α), იზოტოპური განსხვავება ან გამდიდრება იზოტოპური (ε) და დისკრიმინაცია იზოტოპური (δ).

ფრაქციების ფაქტორი (α)

ფრაქციების ფაქტორი შეესაბამება სტაბილური იზოტოპების განაწილებას ორ თანაარსებობს ფაზას შორის, ერთი არის A და მეორე B, და გამოიხატება როგორც თხევად ფაზაში არსებული მძიმე იზოტოპის რაოდენობის კოეფიციენტი გაყოფილი გაზურ ფაზაში მძიმე იზოტოპის რაოდენობაზე, როგორც ნაჩვენებია შემდეგში განტოლება:

α ^პX = (R)_ა / (R)_ბ. (1)

სადაც R არის მძიმე იზოტოპის რაოდენობა (^პX) გაყოფილი სინათლის იზოტოპის რაოდენობაზე (^ლX), ქვესკრიპტის მიერ მითითებულ ფაზაზე დაყრდნობით, რომელიც გამოიხატება შემდეგი ურთიერთობით:

R= ^პX / ^ლx(2)

იზოტოპური განსხვავება ან იზოტოპური გამდიდრება (ε)

ეს წარმოდგენილია როგორც წილადების კოეფიციენტი მინუს 1, ნაწილებში ათასზე (‰), მოცემული შემდეგი განტოლებით:

ε ^პX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

იზოტოპური დისკრიმინაცია (δ)

იგი ფასდება ნიმუშში მძიმე იზოტოპის რაოდენობას შორის კოეფიციენტის გაკეთებით, გაყოფილი სტანდარტში არსებული მძიმე იზოტოპის რაოდენობაზე, რომელიც არის მასალა, რომელიც აღებულია მძიმე იზოტოპის მნიშვნელობის მითითებად, გამოკლებულია 1, ისე, რომ სხვადასხვა ნიმუშებიდან მიღებული სიხშირეები შედარებადი იყოს.

ის გამოითვლება ნაწილებში ათასზე (‰) გაანგარიშების სიმარტივისთვის. გამოხატულება შედეგებიდან, როგორც ნაჩვენებია შემდეგ განტოლებაში:

δ ^პX_{ნიმუში} = {[(R)_{ნიმუში} / (R)_{სტანდარტული}]-1} x 1000‰ (4)

სადაც R არის მძიმე იზოტოპის რაოდენობა (^პX) სინათლის რაოდენობას შორის (^ლX), როგორც ნიმუშში, ასევე სტანდარტში.

მნიშვნელოვანია იმის გარკვევა, რომ ორ ფაზას შორის მოცემული იზოტოპური ფრაქციები მოქმედებს ტემპერატურის მიხედვით, რითაც წარმოქმნის ცვალებადობა ზემოხსენებულ ურთიერთობებში, განსაკუთრებით იზოტოპურ დისკრიმინაციაში, რომელიც ბოლო იყო განმარტა.