Sąvoka apibrėžime ABC

Viršutinis indeksas kairėje (¹⁸ARBA, ²H, ¹⁵N) reiškia atomo masės skaičių ir reiškia bendrą protonų ir neutronų skaičių. Izotopų pavyzdys yra vandenilio izotopai, kuriuos atspindi raidė H, o jo izotopai yra protium (¹H), deuteris (²H) ir tritis (³H), iliustruojantis, kad kiekvienas turi 1 ar 2 neutronais daugiau nei pirmasis.

Izotopų klasifikacija

Pagal izotopų branduolio stabilumą jie skirstomi į stabilius ir radioaktyvius.

radioaktyvus: Jie taip pat vadinami nestabiliais izotopais, jie turi savybę transformuotis iš vieno izotopo į kitą, skylant ar suirus jo branduoliui, išskiriant

Energija radioaktyvumo pavidalu vykstant transformacijai. Vandenilio izotopų atveju jo radioaktyvusis izotopas yra tritis. ³H, kuris gali skilti ir virsti heliu 3 (³Jis). Tačiau tai nėra vienintelis radioaktyvus izotopas, yra daug daugiau.

stabilus: Savo ruožtu stabilūs izotopai turi branduolį, kuris geologinėje laiko skalėje nesuyra kitiems; o tai reiškia, kad jie nevirsta į kitus izotopus. Jų galima rasti daugumoje junginių. Jie turi mažą molekulinę masę ir santykinai didelį masės skirtumą.

Jie yra labai gausūs gamtoje elementų ir randami skirtingomis oksidacijos būsenomis, sudarydami įvairių tipų cheminius ryšius. Taip pat juos galima suskirstyti į du tipus: lengvus ir sunkius.

Pavyzdžiui, stabilūs vandenilio izotopai yra protium (¹H) ir deuteris (²H). Pastarasis yra sunkus, o pirmasis - lengvas.

Jo gausa nevienoda, tai priklauso nuo vykstančio proceso, nuo to priklausys, ar yra stabilesni lengvieji ar stabilesni sunkieji izotopai, kurie turi vieną ar du papildomus neutronus protonų atžvilgiu ir gali būti susidarę dėl radioaktyvaus izotopų skilimo radioaktyvus.

izotopų frakcionavimas

Sunkiųjų ir lengvųjų izotopų gausos skirtumas atsiranda dėl natūralių procesų ir yra gaunamuose junginiuose. pradedant cheminėmis reakcijomis, fiziniais, biologiniais, medžiagų apykaitos ir geocheminiais procesais, kuriuose jie dalyvauja laisvai ir priklauso nuo skirtumas tarp reakcijos greitis kiekviena.

Vykstantys procesai ir vienų ar kitų gausa priklauso nuo atomų cheminių ryšių ir traukos jėgų, o tai yra didesnė sunkiųjų izotopų atveju, todėl sumažėja jų greitis reakcijos, nes ryšiams nutraukti reikia daugiau energijos.

Nurodytas netolygus pasiskirstymas tarp šaltinio šaltinio ir jo reakcijos produktų vadinamas izotopiniu frakcionavimu ir reiškia izotopų pasiskirstymą tarp vienos medžiagos ir kitos arba skirtingos tos pačios medžiagos fazės medžiaga.

Izotopų frakcionavimo svarba yra dėl to, kad jis kinta skirtingų grupių stabilių izotopų santykiui. elementai ir jo generuojamas izotopinis signalas, galintis parodyti, ar elemento cikle įvyko tam tikras procesas arba kokio masto įvyko tam tikras procesas. specifinis.

Todėl reakcijų produktai, kurių metu vyksta izotopinis frakcionavimas, rodo a unikali izotopinė kompozicija, padedanti nustatyti šaltinį, iš kurio jis gaunamas, arba procesus, kurių metu Praleidžiu.

Frakcionavimo pavyzdys yra vandens išgarinimo procesas vandenynuose, kai garuojantis vanduo pašalina garuose esančius lengvuosius izotopus. ¹H₂¹⁶ARBA; ir palieka vandenyno vandenyje sunkiuosius vandens izotopus kaip ¹H₂¹⁸arba ir ¹H₂H¹⁶ARBA. Šiuo atveju 18O yra sunkusis deguonies izotopas, o 16O yra lengvasis izotopas.

Dabar izotopų frakcionavimas vyksta dviem skirtingais procesais, Balansas cheminių izotopų ir kinetinių izotopų pusiausvyra.

Cheminė izotopų pusiausvyra

Šiame procese vykstančios reakcijos mainai izotopas apima to paties elemento izotopų persiskirstymą per įvairias rūšis uždaroje ir vienalytėje sistemoje.

Kinetinių izotopų pusiausvyra

Šiuo atveju procesas reiškia, kad reakcijos greitis abiem konkretaus izotopo kryptimis yra vienodas, tačiau tai nereiškia, kad izotopų sudėtis dviejų junginių pusiausvyra yra vienodi, tai reiškia, kad ryšiai, egzistuojantys tarp dviejų skirtingų izotopų kiekviename junginyje, yra pastovūs tam tikru temperatūros.

Reakcijų, kurios vyksta, kad būtų pasiekta pusiausvyra, metu pirmiausia kaupiasi sunkiausias izotopas, turintis didžiausią oksidacijos būseną.

Izotopinės pusiausvyros pavyzdys yra tai, kas vyksta grįžtamame fiziniame procese kondensacija ir vandens garinimas:

H₂¹⁶ARBA_(garai) + H₂¹⁸ARBA_(skystas) ⇔H₂¹⁸ARBA_(garai) + H₂¹⁶ARBA_(skystas)

Pateiktus galutinės izotopinės sudėties, susidariusios izotopų frakcionavimo būdu, skirtumus galima nustatyti naudojant a masės spektrometras, lyginant su standartinės vertės mėginiu ir pažymint skirtumą kaip sodrinimą arba išeikvojimą. dominantis izotopas ir nurodomas naudojant tris parametrus: frakcionavimo koeficientą (α), izotopų skirtumą arba sodrinimą izotopinis (ε) ir diskriminacija izotopas (δ).

Frakcionavimo koeficientas (α)

Frakcionavimo koeficientas atitinka stabilių izotopų pasiskirstymą tarp dviejų kartu egzistuojančių fazių, kurių viena yra A, o kita B, ir išreiškiamas kaip skystoje fazėje esančio sunkiojo izotopo kiekio, padalyto iš sunkiojo izotopo kiekio dujinėje fazėje, koeficientas, kaip parodyta toliau lygtis:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kur R yra sunkiojo izotopo kiekis (^PX) padalytas iš šviesos izotopo kiekio (^LX), remiantis indeksu nurodyta faze, išreikšta tokiu ryšiu:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotopinis skirtumas arba izotopinis sodrinimas (ε)

Tai pavaizduota kaip trupmenos koeficientas, atėmus 1, tūkstantosiomis dalimis (‰), pateikiama tokia lygtimi:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotopinė diskriminacija (δ)

Jis apskaičiuojamas sudarant koeficientą tarp sunkiojo izotopo kiekio mėginyje, padalijus iš standarte esančio sunkiojo izotopo kiekio, kuris yra medžiaga, kuri laikoma sunkiojo izotopo vertės atskaitos tašku, atimant 1, kad būtų galima palyginti skirtingų mėginių dažnius.

Kad būtų lengviau apskaičiuoti, jis išreiškiamas tūkstantinėmis dalimis (‰). išraiška rezultatų, kaip parodyta šioje lygtyje:

δ ^PX_mėginys = {[(R)_mėginys / (R)_standartinis]-1} x 1000 ‰ (4)

kur R yra sunkiojo izotopo kiekis (^PX) tarp šviesos kiekio (^LX), tiek pavyzdyje, tiek standarte.

Svarbu paaiškinti, kad izotopų frakcionavimas tarp dviejų fazių veikia priklausomai nuo temperatūros, todėl susidaro minėtų santykių skirtumai, ypač dėl izotopinės diskriminacijos, kuri buvo paskutinė paaiškino.