Pojem v definícii ABC

Horný index vľavo (¹⁸BUĎ, ²H, ¹⁵N) označuje hmotnostné číslo atómu a predstavuje súčet počtu protónov a neutrónov. Príkladom izotopov sú izotopy vodíka vyjadrené písmenom H a jeho izotopy sú protium (¹H), deutérium (²H) a trícium (³H), čo ilustruje, že každý má o 1 alebo 2 neutróny viac ako prvý.

Klasifikácia izotopov

Podľa stability jadra izotopov sú tieto klasifikované ako stabilné a rádioaktívne.

rádioaktívne: Nazývajú sa aj nestabilné izotopy, majú vlastnosť premeny z jedného izotopu na druhý rozpadom alebo rozpadom jeho jadra, pričom emitujú

energie vo forme rádioaktivity s postupom transformácie. V prípade príkladu izotopu vodíka je jeho rádioaktívnym izotopom trícium. ³H, ktoré sa môže rozpadnúť a premeniť na hélium 3 (³On). Nie je to však jediný rádioaktívny izotop, je ich oveľa viac.

stabilný: Stabilné izotopy majú jadro, ktoré sa nerozpadá na iné v geologickom časovom rámci; čo znamená, že sa netransformujú na iné izotopy. Možno ich nájsť vo väčšine zlúčenín. Majú nízku molekulovú hmotnosť a relatívne veľký hmotnostný rozdiel.

Sú to veľmi hojné prvky v prírode a nachádzajú sa v rôznych oxidačných stavoch, pričom vytvárajú rôzne typy chemických väzieb. Podobne ich možno rozdeliť do dvoch typov, ľahké a ťažké.

Napríklad stabilné izotopy vodíka sú protium (¹H) a deutérium (²H). To druhé je ťažké a prvé ľahké.

Jeho abundancia je nerovnaká, závisí od procesu, ktorý prebieha, to určí, či existujú stabilnejšie ľahké alebo stabilnejšie ťažké izotopy, ktoré majú jeden alebo dva neutróny navyše v porovnaní s protónmi a môžu byť generované rádioaktívnym rozpadom izotopov rádioaktívne.

izotopová frakcionácia

Rozdiel v množstve medzi ťažkými a ľahkými izotopmi je spôsobený prírodnými procesmi a je prítomný v získaných zlúčeninách. počnúc chemickými reakciami, fyzikálnymi, biologickými, metabolickými a geochemickými procesmi, kde sa voľne zúčastňujú a závisia od rozdiel v rýchlosť reakcie každý.

Procesy, ktoré sa vyskytujú, a početnosť jedného alebo druhého závisí od chemických väzieb a príťažlivých síl atómov, čo je väčšie v prípade ťažkých izotopov, čo znižuje ich rýchlosť reakcie, pretože na prerušenie väzieb je potrebné viac energie.

Daná nerovnomerná distribúcia medzi zdrojom a jeho reakčnými produktmi sa nazýva izotopová frakcionácia a Výraz "izotopy" označuje spôsob, akým sú izotopy distribuované medzi jednou látkou a druhou alebo rôznymi fázami tej istej látky látka.

Význam izotopovej frakcionácie je spôsobený variáciou, ktorú poskytuje v pomere stabilných izotopov rôznych skupín prvky a izotopový signál, ktorý generuje a ktorý môže naznačovať, či existuje alebo v akej veľkosti prebieha určitý proces v rámci cyklu prvku špecifické.

V dôsledku toho produkty reakcií, ktoré podliehajú izotopovej frakcionácii, vykazujú a jedinečné izotopové zloženie, ktoré slúži na identifikáciu zdroja, z ktorého pochádza, alebo procesov, ktorými prejdem.

Príkladom frakcionácie je proces vyparovania vody v oceánoch, kde vyparujúca sa voda odnáša ľahké izotopy v pare ako ¹H₂¹⁶BUĎ; a zanecháva v oceánskej vode ťažké izotopy vody ako ¹H₂¹⁸alebo a ¹H₂H¹⁶BUĎ. V tomto prípade je 18O ťažký izotop kyslíka a 16O je ľahký izotop.

Teraz k izotopovej frakcionácii dochádza dvoma rôznymi procesmi, Zostatok chemický izotop a kinetická izotopová rovnováha.

Chemická izotopová rovnováha

V tomto procese sa vyskytujú reakcie výmena izotop uzatvára redistribúciu izotopov toho istého prvku prostredníctvom rôznych druhov v rámci systému, ktorý je uzavretý a homogénny.

Kinetická izotopová rovnováha

V tomto prípade proces znamená, že rýchlosť reakcie v oboch smeroch konkrétneho izotopu je rovnaká, ale neznamená to, že izotopové kompozície z dvoch zlúčenín sú v rovnováhe rovnaké, znamená to, že vzťahy, ktoré existujú medzi dvoma rôznymi izotopmi v každej zlúčenine, sú konštantné pri určitom teplota.

Počas reakcií, ku ktorým dochádza k dosiahnutiu rovnováhy, sa prednostne akumuluje najťažší izotop s najvyšším oxidačným stavom.

Príkladom izotopovej rovnováhy je rovnováha, ku ktorej dochádza pri reverzibilnom fyzikálnom procese kondenzácia a odparovanie vody:

H₂¹⁶BUĎ_(para) + H₂¹⁸BUĎ_(kvapalina) ⇔H₂¹⁸BUĎ_(para) + H₂¹⁶BUĎ_(kvapalina)

Dané rozdiely v konečnom izotopovom zložení, ktoré vzniká izotopovou frakcionáciou, možno určiť pomocou a hmotnostný spektrometer porovnaním so vzorkou so štandardnou hodnotou a zaznamenaním rozdielu ako obohatenia alebo vyčerpania záujmový izotop a uvádza sa pomocou troch parametrov: frakcionačný faktor (α), izotopový rozdiel alebo obohatenie izotopové (ε) a diskriminácia izotopický (5).

frakcionačný faktor (α)

Faktor frakcionácie zodpovedá rozdeleniu stabilných izotopov medzi dve koexistujúce fázy, z ktorých jedna je A a druhá B, a je vyjadrený ako podiel množstva ťažkého izotopu prítomného v kvapalnej fáze vydelený množstvom ťažkého izotopu v plynnej fáze, ako je uvedené nižšie rovnica:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kde R je množstvo ťažkého izotopu (^PX) delené množstvom svetelného izotopu (^LX), na základe fázy označenej dolným indexom, vyjadrenej v nasledujúcom vzťahu:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotopový rozdiel alebo izotopové obohatenie (ε)

Toto je vyjadrené ako faktor frakcionácie mínus 1, v častiach na tisíc (‰), daný nasledujúcou rovnicou:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotopová diskriminácia (δ)

Odhaduje sa vytvorením kvocientu medzi množstvom ťažkého izotopu vo vzorke vydeleným množstvom ťažkého izotopu prítomného v štandarde, čo je materiál, ktorý sa berie ako referenčná hodnota pre hodnotu ťažkého izotopu, odpočítaním 1, takže frekvencie získané z rôznych vzoriek sú porovnateľné.

Pre zjednodušenie výpočtu je vyjadrená v častiach na tisíc (‰). výraz výsledkov, ako je znázornené v nasledujúcej rovnici:

δ ^PX_vzorka = {[(R)_vzorka / (R)_štandardná]-1} x 1000‰ (4)

kde R je množstvo ťažkého izotopu (^PX) medzi množstvom svetla (^LX), vo vzorke aj v štandarde.

Je dôležité objasniť, že izotopová frakcionácia medzi dvoma fázami pôsobí na základe teploty, teda generuje variácie vo vyššie uvedených vzťahoch, najmä v izotopovej diskriminácii, ktorá bola posledná vysvetlil.