Concept in definitie ABC

Raquel Jyreh Barreto Rondon | juni 2022
lic. in geochemie

Het superscript aan de linkerkant (¹⁸OF, ²H, ¹⁵N) verwijst naar het massagetal van het atoom en vertegenwoordigt de som van het aantal protonen en neutronen. Een voorbeeld van isotopen zijn die van waterstof, weerspiegeld door de letter H, en zijn isotopen zijn protium (¹H), deuterium (²H) en tritium (³H), wat illustreert dat elk 1 of 2 neutronen meer heeft dan de eerste.

Classificatie van isotopen

Volgens de stabiliteit van de kern van de isotopen worden deze geclassificeerd als stabiel en radioactief.

radioactief: Ze worden ook onstabiele isotopen genoemd, ze hebben de eigenschap om van de ene isotoop naar de andere te transformeren door het verval of de desintegratie van de kern, waarbij Energie in de vorm van radioactiviteit met de voortgang van de transformatie. In het geval van het waterstofisotoopvoorbeeld is de radioactieve isotoop tritium. ³H, die kan vervallen en transformeren in helium 3 (³Hij). Maar het is niet de enige radioactieve isotoop, er zijn er nog veel meer.

stal: Van hun kant hebben stabiele isotopen een kern die niet vervalt naar andere op de geologische tijdschaal; wat betekent dat ze niet in andere isotopen veranderen. Ze zijn te vinden in de meeste verbindingen. Ze hebben een laag molecuulgewicht en een relatief groot massaverschil.

Het zijn zeer overvloedige elementen in de natuur en worden aangetroffen in verschillende oxidatietoestanden, waarbij ze verschillende soorten chemische bindingen vormen. Evenzo kunnen ze worden ingedeeld in twee soorten, licht en zwaar.

De stabiele isotopen van waterstof zijn bijvoorbeeld protium (¹H) en deuterium (²H). De laatste is het zware en de eerste het lichte.

De overvloed is ongelijk, het hangt af van het proces dat plaatsvindt, dit zal bepalen of er stabielere lichte of stabielere zware isotopen zijn, de die een of twee extra neutronen hebben ten opzichte van protonen en kunnen worden gegenereerd door radioactief verval van isotopen radioactief.

isotopenfractionering

Het verschil in overvloed tussen zware en lichte isotopen is te wijten aan natuurlijke processen en is aanwezig in de verbindingen die worden verkregen. uitgaande van chemische reacties, fysische, biologische, metabolische en geochemische processen, waar ze vrijelijk aan deelnemen en afhankelijk zijn van de verschil in reactiesnelheid elk.

De processen die plaatsvinden en de overvloed van de een of de ander hangen af ​​van de chemische bindingen en de aantrekkingskracht van de atomen, wat groter is in het geval van zware isotopen, waardoor hun snelheid reactie omdat het meer energie kost om de bindingen te verbreken.

Een gegeven ongelijke verdeling tussen een bronbron en zijn reactieproducten wordt isotopenfractionering genoemd, en verwijst naar de manier waarop isotopen worden verdeeld tussen de ene stof en een andere of verschillende fasen van dezelfde substantie.

Het belang van isotopenfractionering is te wijten aan de variatie die het geeft in de verhouding van stabiele isotopen van verschillende groepen van elementen en het isotopensignaal dat het genereert dat kan aangeven of er of in welke mate een bepaald proces heeft plaatsgevonden binnen de cyclus van een element specifiek.

Bijgevolg vertonen de producten van reacties die isotopische fractionering ondergaan a unieke isotopensamenstelling die dient om de bron te identificeren waaruit het afkomstig is of de processen waardoor Ik sla over.

Een voorbeeld van fractionering is het proces van verdamping van water in de oceanen, waarbij het verdampende water de lichte isotopen in de damp meevoert als ¹H₂¹⁶OF; en laat in het oceaanwater de zware isotopen van het water achter als ¹H₂¹⁸of en ¹H₂H¹⁶OF. In dit geval is 18O de zware isotoop van zuurstof en 16O is de lichte isotoop.

Nu vindt isotopenfractionering plaats door twee verschillende processen, Evenwicht chemisch isotoop en kinetisch isotopenevenwicht.

Chemisch isotopisch evenwicht

In dit proces zijn de reacties die optreden aandelenbeurs isotoop omsluiten de herverdeling van isotopen van hetzelfde element door verschillende soorten binnen een systeem dat gesloten en homogeen is.

Kinetisch isotopenevenwicht

In dit geval houdt het proces in dat de reactiesnelheid in beide richtingen van een bepaalde isotoop hetzelfde is, maar het betekent niet dat de isotopensamenstellingen van twee verbindingen bij evenwicht gelijk zijn, verwijst dit naar het feit dat de relaties die bestaan ​​tussen twee verschillende isotopen in elke verbinding constant zijn op een bepaalde temperatuur-.

Tijdens de reacties die plaatsvinden om evenwicht te bereiken, accumuleert de zwaarste isotoop met de hoogste oxidatietoestand bij voorkeur.

Een voorbeeld van isotopisch evenwicht is dat dat optreedt in het omkeerbare fysieke proces van condensatie en waterverdamping:

H₂¹⁶OF_(damp) + H₂¹⁸OF_(vloeistof) H₂¹⁸OF_(damp) + H₂¹⁶OF_(vloeistof)

De gegeven verschillen in de uiteindelijke isotopensamenstelling die wordt gegenereerd door isotopenfractionering kunnen worden bepaald met behulp van a massaspectrometer door te vergelijken met een standaardwaardemonster en het verschil te noteren als een verrijking of uitputting van de isotoop van belang en wordt gerapporteerd met behulp van drie parameters: de fractioneringsfactor (α), isotopenverschil of verrijking isotoop (ε) en discriminatie isotoop (δ).

Fractioneringsfactor (α)

De fractioneringsfactor komt overeen met de verdeling van stabiele isotopen tussen twee naast elkaar bestaande fasen, de ene is A en de andere B, en wordt uitgedrukt als de quotiënt van de hoeveelheid zware isotoop aanwezig in de vloeibare fase gedeeld door de hoeveelheid zware isotoop in de gasfase, zoals weergegeven in het volgende vergelijking:

α ^PX = (R)_EEN / (R)_B. (1)

Waar R is de hoeveelheid zware isotoop (^PX) gedeeld door de hoeveelheid van de lichte isotoop (^LX), gebaseerd op de fase aangegeven door het subscript, uitgedrukt met de volgende relatie:

R= ^PX / ^Lx(2)

Isotopisch verschil of isotopische verrijking (ε)

Dit wordt weergegeven als de fractioneringsfactor minus 1, in delen per duizend (‰), gegeven door de volgende vergelijking:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Isotopische discriminatie (δ)

Het wordt geschat door een quotiënt te maken tussen de hoeveelheid zware isotoop in het monster, gedeeld door de hoeveelheid zware isotoop die in de standaard aanwezig is, wat de materiaal dat als referentie wordt genomen voor de waarde van de zware isotoop, door 1 af te trekken, zodat de frequenties verkregen uit verschillende monsters vergelijkbaar zijn.

Het wordt uitgedrukt in delen per duizend (‰) voor een gemakkelijke berekening. uitdrukking van de resultaten, zoals weergegeven in de volgende vergelijking:

δ ^PX_steekproef = {[(R)_steekproef / (R)_standaard-]-1} x 1000‰ (4)

Waar R is de hoeveelheid zware isotoop (^PX) tussen de hoeveelheid licht (^LX), zowel in het monster als in de standaard.

Het is belangrijk om te verduidelijken dat de isotopenfractionering die tussen twee fasen wordt gegeven, werkt op basis van de temperatuur, waardoor variaties in de bovengenoemde relaties, vooral in isotopendiscriminatie, die de laatste was uitgelegd.