Conceito na Definição ABC

O sobrescrito à esquerda (¹⁸QUALQUER, ²H, ¹⁵N) refere-se ao número de massa do átomo e representa a soma total do número de prótons e nêutrons. Um exemplo de isótopos são os do hidrogênio, refletidos pela letra H, e seus isótopos são o prótio (¹H), deutério (²H) e trítio (³H), ilustrando que cada um tem 1 ou 2 nêutrons a mais que o primeiro.

Classificação de isótopos

De acordo com a estabilidade do núcleo dos isótopos, estes são classificados como estáveis ​​e radioativos.

radioativo

: Também são chamados de isótopos instáveis, têm a propriedade de se transformar de um isótopo em outro pelo decaimento ou desintegração de seu núcleo, emitindo Energia na forma de radioatividade com o avanço da transformação. No caso do exemplo do isótopo de hidrogênio, seu isótopo radioativo é o trítio. ³H, que pode decair e se transformar em hélio 3 (³Ele). Mas não é o único isótopo radioativo, existem muitos mais.

estábulo: Por sua vez, os isótopos estáveis ​​têm um núcleo que não decai para outros na escala de tempo geológico; o que significa que eles não se transformam em outros isótopos. Eles podem ser encontrados na maioria dos compostos. Eles têm baixo peso molecular e diferença de massa relativamente grande.

São elementos muito abundantes na natureza e são encontrados em diferentes estados de oxidação, formando diferentes tipos de ligações químicas. Da mesma forma, eles podem ser classificados em dois tipos, leves e pesados.

Por exemplo, os isótopos estáveis ​​de hidrogênio são prótio (¹H) e deutério (²H). O último sendo o pesado e o primeiro o leve.

Sua abundância é desigual, depende do processo que ocorre, isso determinará se existem isótopos leves mais estáveis ​​ou isótopos pesados ​​mais estáveis, o que têm um ou dois nêutrons extras em relação aos prótons e podem ser gerados a partir do decaimento radioativo de isótopos radioativo.

fracionamento isotópico

A diferença de abundância entre isótopos pesados ​​e leves se deve a processos naturais e está presente nos compostos obtidos. a partir de reações químicas, processos físicos, biológicos, metabólicos e geoquímicos, onde participam livremente, e dependem da diferença em velocidade de reação de cada um.

Os processos que ocorrem e a abundância de um ou outro dependem das ligações químicas e das forças atrativas dos átomos, que é maior no caso de isótopos pesados, o que reduz sua Rapidez de reação porque é preciso mais energia para quebrar as ligações.

Uma dada distribuição desigual entre uma fonte fonte e seus produtos de reação é chamada de fracionamento isotópico, e refere-se à maneira pela qual os isótopos são distribuídos entre uma substância e outra ou diferentes fases da mesma substância.

A importância do fracionamento isotópico se deve à variação que ele dá na proporção de isótopos estáveis ​​de diferentes grupos de elementos e o sinal isotópico que ele gera que pode indicar se existe ou em que magnitude um determinado processo ocorreu dentro do ciclo de um elemento específico.

Consequentemente, os produtos das reações que sofrem fracionamento isotópico exibem uma composição isotópica única que serve para identificar a fonte de onde vem ou os processos pelos quais Eu passo.

Um exemplo de fracionamento é o processo de evaporação da água nos oceanos, onde a água evaporando leva os isótopos leves no vapor como ¹H₂¹⁶QUALQUER; e deixa na água do oceano os isótopos pesados ​​da água como ¹H₂¹⁸ou e ¹H₂H¹⁶QUALQUER. Neste caso, 18O é o isótopo pesado do oxigênio e 16O é o isótopo leve.

Agora, o fracionamento isotópico ocorre por dois processos diferentes, Equilíbrio equilíbrio isotópico químico e isótopo cinético.

Equilíbrio isotópico químico

Nesse processo, as reações que ocorrem intercâmbio isótopos encerram a redistribuição de isótopos do mesmo elemento através de várias espécies dentro de um sistema que é fechado e homogêneo.

Equilíbrio Isótopo Cinético

Neste caso, o processo implica que a velocidade de reação em ambas as direções de um isótopo particular seja a mesma, mas não implica que as composições isotópicas de dois compostos em equilíbrio são iguais, refere-se ao fato de que as relações que existem entre dois isótopos diferentes em cada composto são constantes em um determinado temperatura.

Ao longo das reações que ocorrem para atingir o equilíbrio, o isótopo mais pesado com o estado de oxidação mais alto se acumula preferencialmente.

Um exemplo de equilíbrio isotópico é aquele que ocorre no processo físico reversível de condensação e evaporação da água:

H₂¹⁶QUALQUER_(vapor) + H₂¹⁸QUALQUER_(líquido) ⇔H₂¹⁸QUALQUER_(vapor) + H₂¹⁶QUALQUER_(líquido)

As diferenças dadas na composição isotópica final que é gerada pelo fracionamento isotópico podem ser determinadas usando um espectrômetro de massa comparando com uma amostra de valor padrão e observando a diferença como um enriquecimento ou esgotamento do isótopo de interesse e é relatado usando três parâmetros: o fator de fracionamento (α), diferença isotópica ou enriquecimento isotópico (ε) e discriminação isotópico (δ).

Fator de fracionamento (α)

O fator de fracionamento corresponde à distribuição de isótopos estáveis ​​entre duas fases coexistentes, sendo uma A e a outra B, e é expresso como quociente da quantidade de isótopo pesado presente na fase líquida dividido pela quantidade de isótopo pesado na fase gasosa, conforme mostrado a seguir equação:

α ^PX = (R)_UMA / (R)_B. (1)

Onde R é a quantidade de isótopo pesado (^PX) dividido pela quantidade do isótopo de luz (^euX), com base na fase indicada pelo subscrito, expressa com a seguinte relação:

R= ^PX / ^eux(2)

Diferença isotópica ou enriquecimento isotópico (ε)

Isso é representado como o fator de fracionamento menos 1, em partes por mil (‰), dado pela seguinte equação:

ε ^PX A-B = (α-1) x 1000‰ (3)

Discriminação isotópica (δ)

É estimado fazendo um quociente entre a quantidade do isótopo pesado na amostra, dividida pela quantidade do isótopo pesado presente no padrão, que é o material que é tomado como referência para o valor do isótopo pesado, subtraindo 1, para que as frequências obtidas de diferentes amostras sejam comparáveis.

É expresso em partes por mil (‰) para facilitar o cálculo. expressão dos resultados, conforme mostrado na equação a seguir:

δ ^PX_amostra = {[(R)_amostra / (R)_padrão]-1} x 1000‰ (4)

Onde R é a quantidade de isótopo pesado (^PX) entre a quantidade de luz (^euX), tanto na amostra quanto no padrão.

É importante esclarecer que o fracionamento isotópico dado entre duas fases atua com base na temperatura, gerando assim variações nas relações mencionadas, especialmente na discriminação isotópica, que foi a última a ser explicou.