정의 ABC의 개념

라켈 자이레 바레토 론돈 | 2022년 6월
릭. 지구화학에서

왼쪽 위 첨자(¹⁸어느 하나, ²시간, ¹⁵나)는 원자의 질량수를 말하며 양성자와 중성자의 수의 합을 나타낸다. 동위 원소의 예는 문자 H로 반영되는 수소의 동위 원소이며 그 동위 원소는 프로튬 (¹H), 중수소(²H) 및 삼중수소(³H), 각각은 첫 번째 것보다 1 또는 2개의 더 많은 중성자를 가지고 있음을 보여줍니다.

동위 원소의 분류

동위원소는 핵의 안정성에 따라 안정형과 방사성 동위원소로 분류됩니다.

방사성: 불안정 동위원소라고도 하며, 핵의 붕괴 또는 붕괴에 의해 한 동위원소에서 다른 동위원소로 변형되어 방출하는 성질을 가지고 있습니다. 에너지 변형의 진행과 함께 방사능의 형태로. 수소 동위원소 예의 경우 방사성 동위원소는 삼중수소입니다. ³붕괴되어 헬륨 3으로 변할 수 있는 H(³그). 그러나 이것은 유일한 방사성 동위원소가 아니라 훨씬 더 많습니다.

안정적인: 안정 동위 원소는 지질학적 시간 규모에서 다른 원소로 붕괴되지 않는 핵을 가지고 있습니다. 즉, 다른 동위원소로 변형되지 않습니다. 그들은 대부분의 화합물에서 찾을 수 있습니다. 그들은 낮은 분자량과 상대적으로 큰 질량 차이를 가지고 있습니다.

그들은 자연에서 매우 풍부한 원소이며 다양한 산화 상태에서 발견되어 다양한 유형의 화학 결합을 형성합니다. 마찬가지로 가볍고 무거운 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

예를 들어, 수소의 안정 동위원소는 protium(¹H) 및 중수소(²시간). 후자는 무겁고 전자는 가볍다.

그것의 풍부함은 불균등하다, 그것은 일어나는 과정에 달려 있다, 이것은 더 안정한 가벼운 동위 원소 또는 더 안정한 무거운 동위 원소가 있는지 결정할 것입니다, 양성자에 비해 하나 또는 두 개의 여분의 중성자를 가지고 있으며 동위 원소의 방사성 붕괴에서 생성될 수 있습니다. 방사성.

동위원소 분류

무거운 동위원소와 가벼운 동위원소 간의 존재비의 차이는 자연적 과정에 기인하며 얻어지는 화합물에 존재합니다. 화학 반응, 물리적, 생물학적, 대사 및 지구 화학적 과정에서 시작하여 자유롭게 참여하고 의존합니다. 차이 반응 속도 각.

발생하는 과정과 하나 또는 다른 하나의 풍부함은 화학 결합과 원자의 인력에 따라 달라지며, 이는 무거운 동위원소의 경우 더 크므로 원자의 속도 결합을 끊는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문입니다.

소스 소스와 그 반응 생성물 사이에 주어진 불균등한 분포를 동위원소 분획이라고 하며, 동위 원소가 한 물질과 다른 물질 또는 동일한 물질의 다른 상 사이에 분포하는 방식을 나타냅니다. 물질.

동위원소 분류의 중요성은 다양한 그룹의 안정한 동위원소 비율이 다르기 때문입니다. 요소 및 요소의 주기 내에서 특정 프로세스가 발생했는지 여부 또는 그 규모를 나타낼 수 있는 생성하는 동위원소 신호 특정한.

결과적으로, 동위원소 분류를 거친 반응 생성물은 그것이 오는 근원 또는 과정을 식별하는 역할을하는 독특한 동위 원소 구성 나는 패스.

분별의 예는 바다에서 물의 증발 과정이며, 여기서 증발하는 물은 다음과 같이 증기의 가벼운 동위원소를 제거합니다. ¹시간₂¹⁶어느 하나; 그리고 바다의 잎사귀는 물의 무거운 동위원소를 다음과 같이 ¹시간₂¹⁸또는 ¹시간₂시간¹⁶어느 하나. 이 경우 18O는 산소의 무거운 동위 원소이고 16O는 가벼운 동위 원소입니다.

이제 동위원소 분류는 두 가지 다른 과정에 의해 발생합니다. 균형 화학 동위원소와 운동 동위원소 평형.

화학적 동위원소 평형

이 과정에서 일어나는 반응 교환 동위원소는 폐쇄되고 균질한 시스템 내에서 다양한 종을 통한 동일한 원소의 동위원소의 재분배를 포함합니다.

운동 동위원소 평형

이 경우 과정은 특정 동위 원소의 양방향 반응 속도가 동일하다는 것을 의미하지만 동위 원소 조성이 평형상태에 있는 두 화합물의 평형이 같다는 것은 각 화합물의 서로 다른 두 동위원소 사이에 존재하는 관계가 일정한 조건에서 일정하다는 사실을 의미합니다. 온도.

평형에 도달하기 위해 일어나는 반응 전반에 걸쳐 산화 상태가 가장 높은 가장 무거운 동위원소가 우선적으로 축적됩니다.

동위원소 평형의 예는 가역적인 물리적 과정에서 일어나는 것입니다. 응축 및 수분 증발:

시간₂¹⁶어느 하나_(증기) + H₂¹⁸어느 하나_(액체) ⇔H₂¹⁸어느 하나_(증기) + H₂¹⁶어느 하나_(액체)

동위원소 분류에 의해 생성된 최종 동위원소 조성의 주어진 차이는 다음을 사용하여 결정할 수 있습니다. 표준 값 샘플과 비교하고 그 차이를 농축 또는 고갈로 기록함으로써 질량 분석기 관심 동위원소이며 세 가지 매개변수를 사용하여 보고됩니다: 분획 인자(α), 동위원소 차이 또는 농축 동위원소(ε) 및 차별 동위원소(δ).

분획 계수(α)

분류 인자는 두 개의 공존하는 상(하나는 A이고 다른 하나는 B) 사이의 안정 동위원소 분포에 해당하며 다음과 같이 표현됩니다. 액체상에 존재하는 무거운 동위원소의 양을 기체상의 무거운 동위원소의 양으로 나눈 몫은 다음과 같다. 방정식:

α ^피X = (R)_ㅏ / (R)_비. (1)

여기서 R은 무거운 동위원소의 양(^피X) 빛 동위원소의 양으로 나눈 값(^엘X) 아래 첨자로 표시된 위상을 기반으로 하며 다음 관계로 표현됩니다.

R= ^피엑스 / ^엘x(2)

동위원소 차이 또는 동위원소 농축(ε)

이것은 분수 인수에서 1을 뺀 값으로 1000분의 1(‰)로 표시되며 다음 방정식으로 표시됩니다.

ε ^피X A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

동위원소 식별(δ)

이것은 시료의 무거운 동위원소의 양을 표준물질에 존재하는 무거운 동위원소의 양으로 나눈 값 사이의 몫을 하여 추정합니다. 무거운 동위 원소 값에 대한 참조로 사용되는 재료에서 1을 빼서 다른 샘플에서 얻은 주파수를 비교할 수 있습니다.

계산의 편의를 위해 1000분의 1 단위(‰)로 표시됩니다. 표현 다음 방정식과 같이 결과:

δ ^피엑스_견본 = {[(R)_견본 / (R)_기준]-1} x 1000‰ (4)

여기서 R은 무거운 동위원소의 양(^피X) 빛의 양 사이(^엘X) 샘플과 표준 모두에서.

두 단계 사이에 주어진 동위원소 분류가 온도에 따라 작용한다는 것을 명확히 하는 것이 중요합니다. 앞서 언급한 관계의 변화, 특히 동위원소 식별에서 가장 마지막에 있었던 설명했다.