Concept în definiția ABC

Superscriptul din stânga (¹⁸FIE, ²H, ¹⁵N) se referă la numărul de masă al atomului și reprezintă suma totală a numărului de protoni și neutroni. Un exemplu de izotopi sunt cei ai hidrogenului, reflectați de litera H, iar izotopii săi sunt protium (¹H), deuteriu (²H) și tritiu (³H), ilustrând faptul că fiecare are cu 1 sau 2 neutroni mai mulți decât primul.

Clasificarea izotopilor

În funcție de stabilitatea nucleului izotopilor, aceștia sunt clasificați ca stabili și radioactivi.

radioactiv

: Se mai numesc izotopi instabili, au proprietatea de a se transforma dintr-un izotop în altul prin dezintegrarea sau dezintegrarea nucleului său, emitând Energie sub formă de radioactivitate odată cu avansul transformării. În cazul exemplului izotopului de hidrogen, izotopul său radioactiv este tritiu. ³H, care se poate degrada și transforma în heliu 3 (³El). Dar nu este singurul izotop radioactiv, sunt mult mai mulți.

grajd: La rândul lor, izotopii stabili au un nucleu care nu se degradează la alții la scara de timp geologică; ceea ce înseamnă că nu se transformă în alți izotopi. Ele pot fi găsite în majoritatea compușilor. Au greutate moleculară mică și diferență de masă relativ mare.

Sunt elemente foarte abundente în natură și se găsesc în diferite stări de oxidare, formând diferite tipuri de legături chimice. La fel, ele pot fi clasificate în două tipuri, ușoare și grele.

De exemplu, izotopii stabili ai hidrogenului sunt protium (¹H) și deuteriu (²H). Acesta din urmă fiind cel greu și cel dintâi cel ușor.

Abundența sa este inegală, depinde de procesul care are loc, acest lucru va determina dacă există izotopi mai stabili de lumină sau mai stabili, mai grei, care au unul sau doi neutroni în plus față de protoni și pot fi generate din dezintegrarea radioactivă a izotopilor radioactiv.

fracţionarea izotopilor

Diferența de abundență dintre izotopii grei și ușoare se datorează proceselor naturale și este prezentă în compușii care se obțin. pornind de la reacții chimice, procese fizice, biologice, metabolice și geochimice, la care participă liber și depind de diferenta in viteza de reactie fiecare.

Procesele care au loc și abundența unuia sau altuia depind de legăturile chimice și de forțele de atracție ale atomilor, care este mai mare în cazul izotopilor grei, ceea ce le reduce. viteză de reacție deoarece este nevoie de mai multă energie pentru a rupe legăturile.

O distribuție inegală dată între o sursă și produșii ei de reacție se numește fracționare izotopică și se referă la modul în care izotopii sunt distribuiți între o substanță și alta sau diferite faze ale acesteia substanţă.

Importanța fracționării izotopice se datorează variației pe care o dă în raportul dintre izotopii stabili ai diferitelor grupe de elemente și semnalul izotopic pe care îl generează, care poate indica dacă există sau în ce amploare a avut loc un anumit proces în cadrul ciclului unui element specific.

În consecință, produsele reacțiilor care suferă fracționare izotopică prezintă a compoziție izotopică unică care servește la identificarea sursei din care provine sau a proceselor prin care Trec.

Un exemplu de fracţionare este procesul de evaporare a apei din oceane, în care apa care se evaporă duce izotopii de lumină din vapori ca ¹H₂¹⁶FIE; si lasa in apa oceanului izotopii grei ai apei ca ¹H₂¹⁸sau și ¹H₂H¹⁶FIE. În acest caz, 18O este izotopul greu al oxigenului și 16O este izotopul ușor.

Acum, fracţionarea izotopică are loc prin două procese diferite, Echilibru echilibrul izotopului chimic și al izotopului cinetic.

Echilibru izotopic chimic

În acest proces reacţiile care apar schimb valutar izotopul cuprinde redistribuirea izotopilor aceluiași element prin diferite specii într-un sistem care este închis și omogen.

Echilibrul izotopilor cinetici

În acest caz, procesul implică faptul că viteza de reacție în ambele direcții ale unui anumit izotop este aceeași, dar nu implică faptul că compozițiile izotopice a doi compuși aflati la echilibru sunt egali, se referă la faptul că relațiile care există între doi izotopi diferiți din fiecare compus sunt constante la un anumit temperatura.

Pe parcursul reacțiilor care au loc pentru a ajunge la echilibru, cel mai greu izotop cu cea mai mare stare de oxidare se acumulează în mod preferenţial.

Un exemplu de echilibru izotopic este cel care are loc în procesul fizic reversibil al condensare si evaporarea apei:

H₂¹⁶FIE_(vapori) + H₂¹⁸FIE_(lichid) ⇔H₂¹⁸FIE_(vapori) + H₂¹⁶FIE_(lichid)

Diferențele date în compoziția izotopică finală care este generată de fracționarea izotopică pot fi determinate folosind o spectrometrul de masă prin compararea cu o probă cu valoare standard și notând diferența ca o îmbogățire sau epuizare a izotop de interes și este raportat folosind trei parametri: factorul de fracționare (α), diferența izotopică sau îmbogățirea izotopic (ε) și discriminare izotopic (δ).

Factorul de fracționare (α)

Factorul de fracţionare corespunde distribuţiei izotopilor stabili între două faze coexistente, una fiind A şi cealaltă B, şi este exprimat ca coeficientul cantității de izotop greu prezent în faza lichidă împărțit la cantitatea de izotop greu din faza gazoasă, așa cum se arată în continuare ecuaţie:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

Unde R este cantitatea de izotop greu (^PX) împărțit la cantitatea de izotop de lumină (^LX), pe baza fazei indicate de indice, exprimată cu următoarea relație:

R= ^PX / ^Lx(2)

Diferența izotopică sau îmbogățirea izotopică (ε)

Acesta este reprezentat ca factor de fracționare minus 1, în părți la mie (‰), dat de următoarea ecuație:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Discriminarea izotopică (δ)

Se estimează făcând un coeficient între cantitatea de izotop greu din probă, împărțită la cantitatea de izotop greu prezent în standard, care este material care se ia drept referință pentru valoarea izotopului greu, scăzând 1, astfel încât frecvențele obținute din probe diferite să fie comparabile.

Este exprimat în părți la mie (‰) pentru ușurință de calcul. expresie a rezultatelor, așa cum se arată în următoarea ecuație:

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

Unde R este cantitatea de izotop greu (^PX) între cantitatea de lumină (^LX), atât în ​​eșantion, cât și în standard.

Este important de clarificat faptul că fracţionarea izotopică dată între două faze acţionează în funcţie de temperatură, generând astfel variații în relațiile menționate mai sus, în special în discriminarea izotopică, care a fost ultima explicat.