Jēdziens definīcijā ABC

Augšraksts pa kreisi (¹⁸ARĪ, ²H, ¹⁵N) attiecas uz atoma masas skaitu un apzīmē protonu un neitronu kopējo skaitu. Izotopu piemērs ir ūdeņraža izotopi, kas atspoguļoti ar burtu H, un tā izotopi ir protium (¹H), deitērijs (²H) un tritijs (³H), kas ilustrē, ka katram ir par 1 vai 2 vairāk neitronu nekā pirmajā.

Izotopu klasifikācija

Saskaņā ar izotopu kodola stabilitāti tos klasificē kā stabilus un radioaktīvus.

radioaktīvs: Tos sauc arī par nestabilajiem izotopiem, tiem piemīt īpašība pārveidoties no viena izotopa citā, sadaloties vai sadaloties tā kodolam, izstarojot

Enerģija radioaktivitātes veidā līdz ar transformācijas progresu. Ūdeņraža izotopa gadījumā tā radioaktīvais izotops ir tritijs. ³H, kas var sadalīties un pārveidoties par hēliju 3 (³Viņš). Bet tas nav vienīgais radioaktīvais izotops, ir daudz vairāk.

stabils: Savukārt stabiliem izotopiem ir kodols, kas ģeoloģiskā laika skalā nesadalās citiem; kas nozīmē, ka tie nepārvēršas citos izotopos. Tos var atrast lielākajā daļā savienojumu. Viņiem ir zema molekulmasa un salīdzinoši liela masas atšķirība.

Tie ir ļoti bagātīgi elementi dabā un ir sastopami dažādos oksidācijas stāvokļos, veidojot dažāda veida ķīmiskās saites. Tāpat tos var iedalīt divos veidos – vieglajos un smagajos.

Piemēram, ūdeņraža stabilie izotopi ir protium (¹H) un deitērijs (²H). Pēdējais ir smagais un pirmais vieglais.

Tās daudzums ir nevienmērīgs, tas ir atkarīgs no notiekošā procesa, tas noteiks, vai ir stabilāki vieglie vai stabilāki smagie izotopi, kuriem ir viens vai divi papildu neitroni attiecībā pret protoniem un ko var radīt izotopu radioaktīvā sabrukšana radioaktīvs.

izotopu frakcionēšana

Smago un vieglo izotopu daudzuma atšķirība ir saistīta ar dabīgiem procesiem, un tā ir iegūtajos savienojumos. sākot no ķīmiskām reakcijām, fizikāliem, bioloģiskiem, vielmaiņas un ģeoķīmiskiem procesiem, kur tie piedalās brīvi un ir atkarīgi no atšķirība reakcijas ātrums katrs.

Notiekošie procesi un viena vai otra pārpilnība ir atkarīga no ķīmiskajām saitēm un atomu pievilcības spēkiem, kas ir lielāki smago izotopu gadījumā, kas samazina to ātrumu reakcija, jo saišu pārraušanai nepieciešams vairāk enerģijas.

Noteiktu nevienlīdzīgu sadalījumu starp avota avotu un tā reakcijas produktiem sauc par izotopu frakcionēšanu un attiecas uz veidu, kādā izotopi tiek sadalīti starp vienu vielu un citu vielu vai tās dažādām fāzēm viela.

Izotopu frakcionēšanas nozīme ir saistīta ar variācijām, ko tā rada dažādu grupu stabilo izotopu attiecībās. elementi un tā ģenerētais izotopu signāls, kas var norādīt, vai elementa ciklā ir vai kādā apjomā ir noticis noteikts process. specifisks.

Līdz ar to reakciju produktiem, kas pakļauti izotopu frakcionēšanai, ir a unikāls izotopu sastāvs, kas palīdz identificēt avotu, no kura tas nāk, vai procesus, ar kuriem tas nāk Es eju garām.

Frakcionēšanas piemērs ir ūdens iztvaikošanas process okeānos, kur iztvaikojošais ūdens aiznes tvaikos gaišos izotopus kā ¹H₂¹⁶ARĪ; un atstāj okeāna ūdenī smagos ūdens izotopus kā ¹H₂¹⁸vai un ¹H₂H¹⁶ARĪ. Šajā gadījumā 18O ir smagais skābekļa izotops un 16O ir vieglais izotops.

Tagad izotopu frakcionēšana notiek divos dažādos procesos, Līdzsvars ķīmisko izotopu un kinētisko izotopu līdzsvars.

Ķīmiskais izotopu līdzsvars

Šajā procesā notiek reakcijas maiņa izotops ietver viena un tā paša elementa izotopu pārdali caur dažādām sugām sistēmā, kas ir slēgta un viendabīga.

Kinētiskā izotopu līdzsvars

Šajā gadījumā process nozīmē, ka reakcijas ātrums abos konkrēta izotopa virzienos ir vienāds, bet tas nenozīmē, ka izotopu sastāvi no diviem savienojumiem līdzsvarā ir vienādi, tas attiecas uz to, ka attiecības, kas pastāv starp diviem dažādiem izotopiem katrā savienojumā, ir nemainīgas noteiktā līmenī. temperatūra.

Visās reakcijās, kas notiek, lai sasniegtu līdzsvaru, galvenokārt uzkrājas smagākais izotops ar augstāko oksidācijas pakāpi.

Izotopu līdzsvara piemērs ir tas, kas notiek atgriezeniskā fiziskajā procesā kondensāts un ūdens iztvaikošana:

H₂¹⁶ARĪ_(tvaiki) + H₂¹⁸ARĪ_(šķidrums) ⇔H₂¹⁸ARĪ_(tvaiki) + H₂¹⁶ARĪ_(šķidrums)

Dotās atšķirības galīgajā izotopu sastāvā, ko rada izotopu frakcionēšana, var noteikt, izmantojot a masas spektrometru, salīdzinot ar standarta vērtības paraugu un atzīmējot atšķirību kā masas bagātināšanu vai samazināšanos. interesējošo izotopu, un par to ziņo, izmantojot trīs parametrus: frakcionēšanas koeficientu (α), izotopu starpību vai bagātināšanu. izotopu (ε) un diskriminācija izotops (δ).

Frakcionēšanas koeficients (α)

Frakcionēšanas koeficients atbilst stabilo izotopu sadalījumam starp divām līdzāspastāvošām fāzēm, no kurām viena ir A un otra B, un tiek izteikta kā daļa no smagā izotopa daudzuma šķidrajā fāzē, dalīta ar smagā izotopa daudzumu gāzes fāzē, kā parādīts tālāk vienādojums:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kur R ir smagā izotopa daudzums (^PX) dalīts ar gaismas izotopu daudzumu (^LX), pamatojoties uz fāzi, kas norādīta ar apakšindeksu, izteikta ar šādu attiecību:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotopu atšķirība vai izotopu bagātināšana (ε)

To attēlo kā frakcionēšanas koeficientu mīnus 1 tūkstošdaļās (‰), kas iegūts ar šādu vienādojumu:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotopu diskriminācija (δ)

To aprēķina, izdarot koeficientu starp smagā izotopa daudzumu paraugā, dalītu ar smagā izotopa daudzumu standartā, kas ir materiāls, kas tiek ņemts par atsauci smagā izotopa vērtībai, atņemot 1, lai no dažādiem paraugiem iegūtās frekvences būtu salīdzināmas.

Aprēķinu atvieglošanai to izsaka tūkstošdaļās (‰). izteiksme no rezultātiem, kā parādīts šajā vienādojumā:

δ ^PX_paraugs = {[(R)_paraugs / (R)_standarta]-1} x 1000 ‰ (4)

kur R ir smagā izotopa daudzums (^PX) starp gaismas daudzumu (^LX), gan izlasē, gan standartā.

Ir svarīgi precizēt, ka izotopu frakcionēšana starp divām fāzēm darbojas atkarībā no temperatūras, tādējādi radot iepriekšminēto attiecību atšķirības, īpaši izotopu diskriminācijā, kas bija pēdējā paskaidroja.