Pojęcie w definicji ABC

Indeks górny po lewej stronie (¹⁸ZARÓWNO, ²H, ¹⁵N) odnosi się do liczby masowej atomu i reprezentuje sumę liczby protonów i neutronów. Przykładem izotopów są izotopy wodoru, odzwierciedlone przez literę H, a jego izotopy to prot (¹H), deuter (²H) i trytu (³H), co pokazuje, że każdy ma o 1 lub 2 neutrony więcej niż pierwszy.

Klasyfikacja izotopów

Zgodnie ze stabilnością jądra izotopów klasyfikuje się je jako stabilne i radioaktywne.

radioaktywny: Nazywa się je również niestabilnymi izotopami, mają właściwość przekształcania się z jednego izotopu w drugi poprzez rozpad lub rozpad jego jądra, emitując

Energia w postaci promieniotwórczości wraz z postępem transformacji. W przypadku przykładu izotopu wodoru, jego radioaktywnym izotopem jest tryt. ³H, który może się rozpadać i przekształcać w hel 3 (³On). Ale to nie jedyny radioaktywny izotop, jest ich znacznie więcej.

stabilny: Ze swojej strony stabilne izotopy mają jądro, które nie rozpada się na inne w geologicznej skali czasu; co oznacza, że ​​nie przekształcają się w inne izotopy. Można je znaleźć w większości związków. Mają niską masę cząsteczkową i stosunkowo dużą różnicę mas.

Są bardzo licznie występującymi pierwiastkami w przyrodzie i znajdują się na różnych stopniach utlenienia, tworząc różne typy wiązań chemicznych. Podobnie można je podzielić na dwa typy, lekkie i ciężkie.

Na przykład stabilnymi izotopami wodoru są prot (¹H) i deuter (²H). Ta ostatnia jest ciężka, a pierwsza lekka.

Jego liczebność jest nierówna, zależy od zachodzącego procesu, to określi, czy jest więcej stabilnych izotopów lekkich, czy bardziej stabilnych ciężkich izotopów, które mają jeden lub dwa dodatkowe neutrony w stosunku do protonów i mogą być generowane z rozpadu radioaktywnego izotopów radioaktywny.

frakcjonowanie izotopowe

Różnica w obfitości izotopów ciężkich i lekkich wynika z naturalnych procesów i występuje w otrzymywanych związkach. począwszy od reakcji chemicznych, procesów fizycznych, biologicznych, metabolicznych i geochemicznych, w których uczestniczą swobodnie i zależą od różnica w szybkość reakcji każdy.

Zachodzące procesy i liczebność jednego lub drugiego zależą od wiązań chemicznych i siły przyciągania atomów, która jest większa w przypadku ciężkich izotopów, co zmniejsza ich prędkość reakcji, ponieważ zerwanie wiązań wymaga więcej energii.

Dany nierówny rozkład między źródłem źródłowym a produktami jego reakcji nazywa się frakcjonowaniem izotopowym, a odnosi się do sposobu, w jaki izotopy są rozprowadzane między jedną substancją a drugą lub różnymi fazami tego samego substancja.

Znaczenie frakcjonowania izotopowego wynika z różnic, jakie daje w stosunku stabilnych izotopów różnych grup pierwiastków i sygnału izotopowego, który generuje, który może wskazywać, czy w cyklu danego pierwiastka zachodził lub w jakim stopniu konkretny.

W konsekwencji produkty reakcji, które podlegają frakcjonowaniu izotopowemu, wykazują unikalny skład izotopowy, który służy do identyfikacji źródła, z którego pochodzi lub procesów, za pomocą których Mijam.

Przykładem frakcjonowania jest proces parowania wody w oceanach, w którym parująca woda unosi lekkie izotopy w parze jako ¹H₂¹⁶ZARÓWNO; i pozostawia w wodzie oceanicznej ciężkie izotopy wody, jak ¹H₂¹⁸albo i ¹H₂H¹⁶ZARÓWNO. W tym przypadku 18O jest ciężkim izotopem tlenu, a 16O jest lekkim izotopem.

Teraz frakcjonowanie izotopowe odbywa się w dwóch różnych procesach, Saldo chemiczna i kinetyczna równowaga izotopowa.

Chemiczna równowaga izotopowa

W tym procesie reakcje, które zachodzą Wymieniać się izotop obejmuje redystrybucję izotopów tego samego pierwiastka poprzez różne gatunki w systemie, który jest zamknięty i jednorodny.

Kinetyczna równowaga izotopowa

W tym przypadku proces implikuje, że szybkość reakcji w obu kierunkach danego izotopu jest taka sama, ale nie oznacza to, że składy izotopowe dwóch związków w równowadze są równe, odnosi się to do faktu, że relacje istniejące między dwoma różnymi izotopami w każdym związku są stałe w pewnym temperatura.

Podczas reakcji, które zachodzą w celu osiągnięcia równowagi, najcięższy izotop o najwyższym stopniu utlenienia akumuluje się preferencyjnie.

Przykładem równowagi izotopowej jest ta, która zachodzi w odwracalnym procesie fizycznym kondensacja i odparowanie wody:

H₂¹⁶ZARÓWNO_(para) + H₂¹⁸ZARÓWNO_(płyn) H₂¹⁸ZARÓWNO_(para) + H₂¹⁶ZARÓWNO_(płyn)

Podane różnice w końcowym składzie izotopowym, który jest generowany przez frakcjonowanie izotopowe, można określić za pomocą a spektrometru mas, porównując z próbką o wartości wzorcowej i odnotowując różnicę jako wzbogacenie lub ubytek Izotop będący przedmiotem zainteresowania i jest raportowany za pomocą trzech parametrów: współczynnik frakcjonowania (α), różnica izotopowa lub wzbogacenie izotopowy (ε) i dyskryminacja izotopowy (δ).

Współczynnik frakcji (α)

Współczynnik frakcjonowania odpowiada rozkładowi stabilnych izotopów między dwiema współistniejącymi fazami, z których jedna to A, a druga B, i jest wyrażona jako iloraz ilości ciężkiego izotopu obecnego w fazie ciekłej podzielony przez ilość ciężkiego izotopu w fazie gazowej, jak pokazano poniżej równanie:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

Gdzie R jest ilością ciężkiego izotopu (^PX) podzielone przez ilość lekkiego izotopu (^LX), w oparciu o fazę wskazaną przez indeks dolny, wyrażoną następującą zależnością:

R= ^PX / ^Lx(2)

Różnica izotopowa lub wzbogacenie izotopowe (ε)

Jest to reprezentowane jako współczynnik frakcjonowania minus 1, wyrażony w częściach na tysiąc (‰), podany przez następujące równanie:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Dyskryminacja izotopowa (δ)

Szacuje się ją poprzez iloraz ilości ciężkiego izotopu w próbce podzielonej przez ilość ciężkiego izotopu obecnego we wzorcu, czyli materiał, który jest traktowany jako odniesienie dla wartości ciężkiego izotopu, odejmując 1, tak aby częstotliwości uzyskane z różnych próbek były porównywalne.

Jest wyrażony w częściach na tysiąc (‰) dla ułatwienia obliczeń. wyrażenie wyników, jak pokazano w następującym równaniu:

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

Gdzie R jest ilością ciężkiego izotopu (^PX) między ilością światła (^LX), zarówno w próbce, jak iw standardzie.

Ważne jest, aby wyjaśnić, że frakcjonowanie izotopowe podane między dwiema fazami działa w oparciu o temperaturę, tworząc w ten sposób zróżnicowanie ww. zależności, zwłaszcza w dyskryminacji izotopowej, która była ostatnią wyjaśniono.