Konsept i definisjon ABC

Oppskriften til venstre (¹⁸ENTEN, ²H, ¹⁵N) refererer til massetallet til atomet og representerer summen av antall protoner og nøytroner. Et eksempel på isotoper er hydrogen, reflektert av bokstaven H, og isotoper er protium (¹H), deuterium (²H) og tritium (³H), som illustrerer at hver har 1 eller 2 flere nøytroner enn den første.

Klassifisering av isotoper

I henhold til stabiliteten til kjernen til isotopene er disse klassifisert som stabile og radioaktive.

radioaktiv: De kalles også ustabile isotoper, de har egenskapen til å transformere seg fra en isotop til en annen ved nedbrytning eller oppløsning av kjernen, og sender ut

Energi i form av radioaktivitet med fremskritt av transformasjonen. Når det gjelder eksempelet på hydrogenisotop, er dens radioaktive isotop tritium. ³H, som kan forfalle og transformeres til helium 3 (³Han). Men det er ikke den eneste radioaktive isotopen, det er mange flere.

stabil: På sin side har stabile isotoper en kjerne som ikke forfaller til andre på den geologiske tidsskalaen; som betyr at de ikke forvandles til andre isotoper. De finnes i de fleste forbindelser. De har lav molekylvekt og relativt stor masseforskjell.

De er svært rikelig med grunnstoffer i naturen og finnes i forskjellige oksidasjonstilstander, og danner forskjellige typer kjemiske bindinger. På samme måte kan de klassifiseres i to typer, lette og tunge.

For eksempel er de stabile isotopene av hydrogen protium (¹H) og deuterium (²H). Det siste er det tunge og det første det lette.

Dens overflod er ulik, det avhenger av prosessen som skjer, dette vil avgjøre om det er mer stabile lette eller mer stabile tunge isotoper, som har ett eller to ekstra nøytroner i forhold til protoner og kan genereres fra radioaktivt forfall av isotoper radioaktive.

isotopfraksjonering

Forskjellen i overflod mellom tunge og lette isotoper skyldes naturlige prosesser og finnes i forbindelsene som oppnås. med utgangspunkt i kjemiske reaksjoner, fysiske, biologiske, metabolske og geokjemiske prosesser, hvor de deltar fritt, og er avhengig av forskjell i reaksjonshastighet Hver.

Prosessene som skjer og mengden av den ene eller den andre avhenger av de kjemiske bindingene og atomenes tiltrekningskrefter, som er større når det gjelder tunge isotoper, noe som reduserer deres hastighet reaksjon fordi det tar mer energi å bryte bindingene.

En gitt ulik fordeling mellom en kildekilde og dens reaksjonsprodukter kalles isotopfraksjonering, og refererer til måten isotoper er fordelt mellom ett stoff og et annet eller ulike faser av det samme substans.

Viktigheten av isotopfraksjonering skyldes variasjonen det gir i forholdet mellom stabile isotoper av forskjellige grupper av elementer og det isotopiske signalet som det genererer som kan indikere om det er eller i hvilken størrelsesorden en viss prosess fant sted innenfor syklusen til et element spesifikk.

Følgelig viser produktene av reaksjoner som gjennomgår isotopisk fraksjonering en unik isotopsammensetning som tjener til å identifisere kilden den kommer fra eller prosessene som Jeg passerer.

Et eksempel på fraksjonering er prosessen med fordampning av vann i havene, hvor det fordampende vannet frakter bort de lette isotopene i dampen som ¹H₂¹⁶ENTEN; og etterlater i havvannet de tunge isotoper av vannet som ¹H₂¹⁸eller og ¹H₂H¹⁶ENTEN. I dette tilfellet er 18O den tunge isotopen av oksygen og 16O er den lette isotopen.

Nå skjer isotopisk fraksjonering ved to forskjellige prosesser, Balansere kjemisk isotop og kinetisk isotop likevekt.

Kjemisk isotop likevekt

I denne prosessen reaksjonene som oppstår Utveksling isotoper omslutter omfordelingen av isotoper av samme element gjennom ulike arter innenfor et system som er lukket og homogent.

Kinetisk isotop likevekt

I dette tilfellet innebærer prosessen at reaksjonshastigheten i begge retninger av en bestemt isotop er den samme, men det betyr ikke at isotopsammensetningene av to forbindelser i likevekt er like, refererer det til det faktum at relasjonene som eksisterer mellom to forskjellige isotoper i hver forbindelse er konstante ved en viss temperatur.

Gjennom reaksjonene som skjer for å nå likevekt, akkumuleres den tyngste isotopen med den høyeste oksidasjonstilstanden fortrinnsvis.

Et eksempel på isotopisk likevekt er det som oppstår i den reversible fysiske prosessen av kondensasjon og vannfordampning:

H₂¹⁶ENTEN_(damp) + H₂¹⁸ENTEN_(væske) ⇔H₂¹⁸ENTEN_(damp) + H₂¹⁶ENTEN_(væske)

De gitte forskjellene i den endelige isotopsammensetningen som genereres ved isotopfraksjonering kan bestemmes ved hjelp av en massespektrometer ved å sammenligne med en standardverdiprøve og merke forskjellen som en berikelse eller uttømming av isotop av interesse og rapporteres ved hjelp av tre parametere: fraksjoneringsfaktoren (α), isotopforskjell eller berikelse isotopisk (ε) og diskriminering isotopisk (δ).

Fraksjoneringsfaktor (α)

Fraksjoneringsfaktoren tilsvarer fordelingen av stabile isotoper mellom to sameksisterende faser, den ene er A og den andre B, og uttrykkes som kvotient av mengden tung isotop tilstede i væskefasen delt på mengden tung isotop i gassfasen, som vist i følgende ligning:

α ^PX = (R)_EN / (R)_B. (1)

Hvor R er mengden av tung isotop (^PX) delt på mengden av lysisotopen (^LX), basert på fasen angitt av abonnenten, uttrykt med følgende forhold:

R= ^PX / ^Lx(2)

Isotopisk forskjell eller isotopisk berikelse (ε)

Dette er representert som fraksjoneringsfaktoren minus 1, i deler per tusen (‰), gitt av følgende ligning:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Isotopisk diskriminering (δ)

Det estimeres ved å lage en kvotient mellom mengden av den tunge isotopen i prøven, delt på mengden av den tunge isotopen som er tilstede i standarden, som er materiale som tas som referanse for verdien av den tunge isotopen, subtraherer 1, slik at frekvensene som er oppnådd fra forskjellige prøver er sammenlignbare.

Det er uttrykt i promille (‰) for å lette beregningen. uttrykk av resultatene, som vist i følgende ligning:

δ ^PX_prøve = {[(R)_prøve / (R)_standard]-1} x 1000‰ (4)

Hvor R er mengden av tung isotop (^PX) mellom mengden lys (^LX), både i prøven og i standarden.

Det er viktig å klargjøre at isotopfraksjoneringen gitt mellom to faser virker basert på temperaturen, og genererer dermed variasjoner i de nevnte relasjonene, spesielt i isotopisk diskriminering, som var den siste forklart.