Tanım ABC Kavramı

Soldaki üst simge (¹⁸HERHANGİ BİRİ, ²H, ¹⁵N) atomun kütle numarasını ifade eder ve proton ve nötron sayılarının toplamını temsil eder. İzotopların bir örneği, H harfiyle yansıtılan hidrojendir ve izotopları protium'dur (¹H), döteryum (²H) ve trityum (³H), her birinin birinciden 1 veya 2 daha fazla nötrona sahip olduğunu gösterir.

İzotopların sınıflandırılması

İzotopların çekirdeğinin kararlılığına göre, bunlar kararlı ve radyoaktif olarak sınıflandırılır.

radyoaktif: Kararsız izotoplar olarak da adlandırılırlar, çekirdeğinin bozunması veya parçalanmasıyla bir izotoptan diğerine dönüşme özelliğine sahiptirler.

Enerji dönüşümün ilerlemesi ile radyoaktivite şeklinde. Hidrojen izotop örneğinde, radyoaktif izotopu trityumdur. ³Bozulabilen ve helyum 3'e dönüşebilen H (³O). Ancak tek radyoaktif izotop değil, daha birçokları var.

kararlı: Kararlı izotoplar, jeolojik zaman ölçeğinde başkalarına bozunmayan bir çekirdeğe sahiptir; yani başka izotoplara dönüşmezler. Çoğu bileşikte bulunabilirler. Düşük moleküler ağırlığa ve nispeten büyük kütle farkına sahiptirler.

Doğada çok bol bulunan elementlerdir ve farklı oksidasyon durumlarında bulunurlar ve farklı kimyasal bağlar oluştururlar. Aynı şekilde hafif ve ağır olmak üzere iki tipe ayrılabilirler.

Örneğin, hidrojenin kararlı izotopları protiyumdur (¹H) ve döteryum (²H). İkincisi ağır, birincisi hafiftir.

Bolluğu eşit değildir, meydana gelen sürece bağlıdır, bu, daha kararlı hafif veya daha kararlı ağır izotopların olup olmadığını belirleyecektir. Protonlara göre bir veya iki ekstra nötrona sahip olan ve izotopların radyoaktif bozunmasından üretilebilen radyoaktif.

izotop fraksiyonasyonu

Ağır ve hafif izotoplar arasındaki bolluk farkı, doğal süreçlerden kaynaklanır ve elde edilen bileşiklerde bulunur. kimyasal reaksiyonlardan başlayarak, fiziksel, biyolojik, metabolik ve jeokimyasal süreçlerden başlayarak, özgürce katıldıkları ve fark reaksiyon hızı her biri.

Meydana gelen süreçler ve birinin veya diğerinin bolluğu, kimyasal bağlara ve atomların çekici kuvvetlerine bağlıdır; bu, ağır izotoplar durumunda daha büyüktür ve bu da atomların çekiciliğini azaltır. hız reaksiyonun nedeni bağları kırmak için daha fazla enerji gerektirir.

Bir kaynak kaynak ile reaksiyon ürünleri arasındaki belirli bir eşit olmayan dağılıma izotopik fraksiyonasyon denir ve izotopların bir madde ile başka veya aynı maddenin farklı fazları arasında dağılma şeklini ifade eder. madde.

İzotopik fraksiyonasyonun önemi, farklı grupların kararlı izotoplarının oranında verdiği varyasyondan kaynaklanmaktadır. Bir elementin döngüsü içinde belirli bir sürecin olup olmadığını veya hangi büyüklükte gerçekleştiğini gösterebilen elementler ve ürettiği izotopik sinyal. özel.

Sonuç olarak, izotopik fraksiyonasyona uğrayan reaksiyonların ürünleri bir geldiği kaynağı veya hangi süreçlerle geldiğini belirlemeye yarayan benzersiz izotopik bileşim. Geçtim.

Fraksiyonasyona bir örnek, buharlaşan suyun buhardaki hafif izotopları aşağıdaki gibi taşıdığı okyanuslarda suyun buharlaşması sürecidir. ¹H₂¹⁶HERHANGİ BİRİ; ve okyanus suyunda suyun ağır izotoplarını bırakır. ¹H₂¹⁸veya ve ¹H₂H¹⁶HERHANGİ BİRİ. Bu durumda 18O oksijenin ağır izotopu, 16O ise hafif izotoptur.

Şimdi, izotopik fraksiyonasyon iki farklı süreçle gerçekleşir, Denge kimyasal izotop ve kinetik izotop dengesi.

Kimyasal izotopik denge

Bu süreçte meydana gelen reaksiyonlar değiş tokuş izotop, aynı elementin izotoplarının kapalı ve homojen bir sistem içinde çeşitli türler aracılığıyla yeniden dağılımını kapsar.

Kinetik İzotop Dengesi

Bu durumda işlem, belirli bir izotopun her iki yönündeki reaksiyon hızının aynı olduğunu ima eder, ancak bu, izotopik bileşimlerin aynı olduğu anlamına gelmez. dengedeki iki bileşiğin eşit olması, her bir bileşikte iki farklı izotop arasında var olan ilişkilerin belirli bir oranda sabit olduğu gerçeğini ifade eder. sıcaklık.

Dengeye ulaşmak için meydana gelen reaksiyonlar boyunca, tercihen en yüksek oksidasyon durumuna sahip en ağır izotop birikir.

Bir izotopik denge örneği, tersinir fiziksel süreçte meydana gelen dengedir. yoğunlaşma ve su buharlaşması:

H₂¹⁶HERHANGİ BİRİ_(buhar) + H₂¹⁸HERHANGİ BİRİ_(sıvı) ⇔H₂¹⁸HERHANGİ BİRİ_(buhar) + H₂¹⁶HERHANGİ BİRİ_(sıvı)

İzotopik fraksiyonlama ile üretilen nihai izotopik bileşimdeki verilen farklılıklar, bir kütle spektrometresi, standart değerli bir numuneyle karşılaştırarak ve farkı, ilgilenilen izotoptur ve üç parametre kullanılarak rapor edilir: fraksiyonlama faktörü (α), izotopik fark veya zenginleştirme izotopik (ε) ve ayrımcılık izotop (δ).

Fraksiyonasyon faktörü (α)

Fraksiyonasyon faktörü, biri A ve diğeri B olmak üzere bir arada bulunan iki faz arasındaki kararlı izotopların dağılımına karşılık gelir ve şu şekilde ifade edilir: Aşağıda gösterildiği gibi, sıvı fazda bulunan ağır izotop miktarının gaz fazındaki ağır izotop miktarına bölümü denklem:

α ^PX = (R)_A / (R)_B. (1)

R, ağır izotop miktarıdır (^PX) ışık izotopunun miktarına bölünür (^LX), aşağıdaki ilişki ile ifade edilen, alt simge ile belirtilen aşamaya göre:

R= ^PX / ^Lx(2)

İzotopik fark veya izotop zenginleştirme (ε)

Bu, aşağıdaki denklemle verilen, binde kısım (‰) cinsinden fraksiyon faktörü eksi 1 olarak temsil edilir:

ε ^PX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

İzotopik ayrımcılık (δ)

Numunedeki ağır izotop miktarı ile standartta bulunan ağır izotop miktarı arasında bir bölüm yapılarak tahmin edilir. farklı numunelerden elde edilen frekansların karşılaştırılabilir olması için 1 çıkarılarak ağır izotop değeri için referans olarak alınan malzeme.

Hesaplama kolaylığı için binde kısım (‰) olarak ifade edilir. ifade sonuçların aşağıdaki denklemde gösterildiği gibi:

δ ^PX_örneklem = {[(R)_örneklem / (R)_standart]-1} x 1000‰ (4)

R, ağır izotop miktarıdır (^PX) arasındaki ışık miktarı (^LX), hem numunede hem de standartta.

İki faz arasında verilen izotopik fraksiyonasyonun sıcaklığa bağlı olarak etki ettiğini ve dolayısıyla bahsi geçen ilişkilerdeki varyasyonlar, özellikle sonuncusu olan izotopik ayrımcılıkta açıkladı.