Koncept v definiciji ABC

Nadpis na levi (¹⁸BODO, ²H, ¹⁵N) se nanaša na masno število atoma in predstavlja vsoto števila protonov in nevtronov. Primer izotopov so vodikovi, ki jih odraža črka H, ​​njegovi izotopi pa so protij (¹H), devterij (²H) in tritij (³H), ki ponazarja, da ima vsak 1 ali 2 nevtrona več kot prvi.

Razvrstitev izotopov

Glede na stabilnost jedra izotopov jih delimo na stabilne in radioaktivne.

radioaktivno: Imenujemo jih tudi nestabilni izotopi, imajo lastnost preoblikovanja iz enega izotopa v drugega z razpadom ali razpadom njegovega jedra, ki oddaja

Energija v obliki radioaktivnosti z napredovanjem transformacije. V primeru vodikovega izotopa je njegov radioaktivni izotop tritij. ³H, ki lahko razpade in se pretvori v helij 3 (³On). Vendar to ni edini radioaktivni izotop, veliko jih je več.

stabilen: Po drugi strani imajo stabilni izotopi jedro, ki ne razpade na druge na geološki časovni lestvici; kar pomeni, da se ne transformirajo v druge izotope. Najdemo jih v večini spojin. Imajo nizko molekulsko maso in relativno veliko masno razliko.

V naravi so zelo bogati elementi in jih najdemo v različnih oksidacijskih stanjih in tvorijo različne vrste kemičnih vezi. Prav tako jih lahko razvrstimo v dve vrsti, lahke in težke.

Na primer, stabilni izotopi vodika so protij (¹H) in devterij (²H). Slednja je težka, prva pa lahka.

Njegova številčnost je neenakomerna, odvisno je od procesa, ki se zgodi, to bo določilo, ali obstajajo stabilnejši lahki ali stabilnejši težki izotopi, ki imajo enega ali dva dodatna nevtrona glede na protone in se lahko ustvarijo z radioaktivnim razpadom izotopov radioaktivno.

izotopsko frakcioniranje

Razlika v številčnosti med težkimi in lahkimi izotopi je posledica naravnih procesov in je prisotna v spojinah, ki jih dobimo. od kemijskih reakcij, fizikalnih, bioloških, presnovnih in geokemičnih procesov, kjer svobodno sodelujejo in so odvisni od razlika v hitrost reakcije vsak.

Procesi, ki se pojavljajo, in številčnost enega ali drugega so odvisni od kemičnih vezi in privlačnih sil atomov, ki je pri težkih izotopovih večja, kar zmanjša njihovo hitrost reakcije, ker je za prekinitev vezi potrebno več energije.

Določena neenaka porazdelitev med izvornim virom in njegovimi reakcijskimi produkti se imenuje izotopsko frakcioniranje in se nanaša na način, na katerega so izotopi porazdeljeni med eno snovjo in drugo ali različnimi fazami iste snov.

Pomen izotopskega frakcioniranja je posledica variacije, ki jo daje v razmerju stabilnih izotopov različnih skupin elementov in izotopskega signala, ki ga ustvari, ki lahko pokaže, ali obstaja ali v kakšni velikosti je določen proces potekal v ciklu elementa specifične.

Posledično produkti reakcij, ki so podvrženi izotopskemu frakcioniranju, kažejo a edinstvena izotopska sestava, ki služi za identifikacijo vira, iz katerega prihaja, ali procesov, s katerimi mimo.

Primer frakcioniranja je proces izhlapevanja vode v oceanih, kjer izhlapeva voda odnese lahke izotope v hlapi kot ¹H₂¹⁶BODO; in pušča v oceanski vodi težke izotope vode kot ¹H₂¹⁸ali in ¹H₂H¹⁶BODO. V tem primeru je 18O težki izotop kisika, 16O pa lahki izotop.

Sedaj se izotopsko frakcioniranje odvija z dvema različnima procesoma, Ravnovesje kemijski izotop in kinetično izotopsko ravnovesje.

Kemijsko izotopsko ravnovesje

V tem procesu se pojavijo reakcije menjava izotopi zajemajo prerazporeditev izotopov istega elementa skozi različne vrste znotraj sistema, ki je zaprt in homogen.

Kinetično izotopsko ravnovesje

V tem primeru postopek pomeni, da je hitrost reakcije v obeh smereh določenega izotopa enaka, vendar to ne pomeni, da so izotopske sestave dveh spojin v ravnotežju enake, se nanaša na dejstvo, da so razmerja, ki obstajajo med dvema različnima izotopoma v vsaki spojini, konstantna pri določenem temperaturo.

Skozi vse reakcije, ki se zgodijo, da dosežejo ravnotežje, se prednostno kopiči najtežji izotop z najvišjim oksidacijskim stanjem.

Primer izotopskega ravnovesja je tisto, ki se pojavi v reverzibilnem fizikalnem procesu kondenzacija in izhlapevanje vode:

H₂¹⁶BODO_(hlapi) + H₂¹⁸BODO_(tekočina) ⇔H₂¹⁸BODO_(hlapi) + H₂¹⁶BODO_(tekočina)

Dane razlike v končni izotopski sestavi, ki nastane z izotopsko frakcioniranjem, je mogoče določiti z uporabo a masni spektrometer s primerjavo z vzorcem standardne vrednosti in opazovanjem razlike kot obogatitev ali izčrpavanje izotop, ki nas zanima in se poroča z uporabo treh parametrov: faktorja frakcioniranja (α), izotopske razlike ali obogatitve izotop (ε) in diskriminacija izotopski (δ).

Faktor frakcioniranja (α)

Faktor frakcioniranja ustreza porazdelitvi stabilnih izotopov med dvema soobstojema fazama, ena je A in druga B, in je izražen kot količnik količine težkega izotopa, prisotnega v tekoči fazi, deljeno s količino težkega izotopa v plinasti fazi, kot je prikazano v nadaljevanju enačba:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

kjer je R količina težkega izotopa (^PX), deljeno s količino svetlobnega izotopa (^LX), ki temelji na fazi, označeni z indeksom, izraženo z naslednjim razmerjem:

R= ^PX / ^Lx(2)

Izotopska razlika ali izotopska obogatitev (ε)

To je predstavljeno kot faktor frakcioniranja minus 1, v delih na tisoč (‰), podan z naslednjo enačbo:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Izotopska diskriminacija (δ)

Oceni se tako, da naredimo količnik med količino težkega izotopa v vzorcu, deljeno s količino težkega izotopa, prisotnega v standardu, kar je material, ki se vzame kot referenca za vrednost težkega izotopa, pri čemer se odšteje 1, tako da so frekvence, pridobljene iz različnih vzorcev, primerljive.

Za lažji izračun je izražen v delih na tisoč (‰). izražanje rezultatov, kot je prikazano v naslednji enačbi:

δ ^PX_vzorec = {[(R)_vzorec / (R)_standardno]-1} x 1000‰ (4)

kjer je R količina težkega izotopa (^PX) med količino svetlobe (^LX), tako v vzorcu kot v standardu.

Pomembno je pojasniti, da izotopska frakcionacija, dana med dvema fazama, deluje glede na temperaturo in tako ustvari variacije v omenjenih razmerjih, predvsem pri izotopski diskriminaciji, ki je bila zadnja pojasnil.