Kararlı izotop oranı - Stable isotope ratio

Kararlı izotop terimi , kararlı nüklide benzer bir anlama sahiptir , ancak tercihen belirli bir elementin nüklidlerinden bahsederken kullanılır. Bu nedenle, çoğul formdaki kararlı izotoplar, genellikle aynı elementin izotoplarına atıfta bulunur . Bu tür kararlı izotopların nispi bolluğu deneysel olarak ölçülebilir ( izotop analizi ), bu da bir araştırma aracı olarak kullanılabilecek bir izotop oranı verir. Teorik olarak, bu tür kararlı izotoplar, radyometrik tarihlemede kullanılan radyoaktif bozunmanın radyojenik yan ürünlerini içerebilir . Bununla birlikte, kararlı izotop oranı ifadesi tercihen, göreceli bollukları doğada izotop fraksiyonasyonundan etkilenen izotopları belirtmek için kullanılır . Bu alan kararlı izotop jeokimyası olarak adlandırılır .

Kararlı izotop oranları

Doğal olarak oluşan kararlı izotopların oranlarının ölçülmesi ( izotop analizi ) izotop jeokimyasında önemli bir rol oynar , ancak kararlı izotoplar (çoğunlukla hidrojen , karbon , azot , oksijen ve kükürt ) ekolojik ve biyolojik çalışmalarda da kullanılmaktadır. Diğer çalışanlar, tarihi atmosferik sıcaklıkları yeniden yapılandırmak için oksijen izotop oranlarını kullandılar ve bu da onları paleoklimatoloji için önemli araçlar haline getirdi .

Her element için birden fazla ilkel izotop sergileyen daha hafif elementler için olan bu izotop sistemleri , doğal sistemlerde izotop parçalanma süreçlerini incelemek için uzun yıllardır araştırılmaktadır. Bu elementlerin uzun araştırma tarihi, kısmen, bu hafif ve uçucu elementlerdeki kararlı izotop oranlarının ölçülmesinin nispeten kolay olmasından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, izotop oranı kütle spektrometrisindeki (yani çoklu toplayıcı endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisindeki) son gelişmeler artık demir , bakır , çinko , molibden vb. gibi daha ağır kararlı elementlerdeki izotop oranlarının ölçülmesini mümkün kılmaktadır .

Uygulamalar

Oksijen ve hidrojen izotop oranlarındaki varyasyonların hidrolojide uygulamaları vardır, çünkü çoğu numune iki uç nokta, okyanus suyu ve Arktik/Antarktika karı arasında yer alır. Bir akiferden alınan bir su numunesi ve numunedeki hidrojenin izotopik oranındaki değişimi ölçmek için yeterince hassas bir araç verildiğinde, ister okyanus suyu ister akifere sızan yağış olsun, kaynağı anlamak mümkündür. Her kaynaktan oranları tahmin edin. Suyun kararlı izotopologları , bitki terlemesi ve yeraltı suyunun yeniden doldurulması için su kaynaklarının bölünmesinde de kullanılır .

Diğer bir uygulama ise paleoklimatoloji için paleo sıcaklık ölçümüdür . Örneğin, bir teknik, oksijenin biyolojik sistemler tarafından sıcaklıkla izotopik fraksiyonasyonundaki varyasyona dayanmaktadır. Türler Foraminiferlerin dahil oksijen olarak kalsiyum karbonat kabuklarında. Kalsiyum karbonata dahil edilen oksijen-16 ve oksijen-18 izotoplarının oranı, sıcaklığa ve suyun oksijen izotopik bileşimine göre değişir. Bu oksijen, forminifer öldüğünde, deniz tabanına düştüğünde ve kabuğu tortunun bir parçası olduğunda kalsiyum karbonatta "sabit" kalır. Tortu kolonu boyunca kesitlerden standart forminifer türlerini seçmek ve oksijen izotop oranındaki varyasyonu haritalayarak, suyun oksijen izotopik bileşimindeki değişiklikler kısıtlanabiliyorsa, Forminifer'in yaşam boyunca karşılaştığı sıcaklığı çıkarmak mümkündür. Paleo-sıcaklık ilişkileri, deniz kaplumbağalarının ve bazı midyelerin üzerinde büyüdüğü balinaların hareket ve evde yiyecek arama alanlarını anlamak için midye kabuklarındaki kalsiyum karbonattan elde edilen izotop oranlarının kullanılmasını da sağlamıştır.

Olarak ekoloji , karbon ve nitrojen izotop oranları yaygın olarak birçok serbest kadar hayvanların geniş diyetler belirlemek için kullanılır. Deniz kuşlarının geniş beslenme biçimlerini belirlemek ve bireylerin deniz kuşları ve ötücülerde üreme ve üreme dışı dönem geçirdikleri coğrafi bölgeleri belirlemek için kullanılmıştır. Çok sayıda ekolojik çalışma, göçü, besin ağı yapısını, diyeti ve kaynak kullanımını anlamak için izotop analizlerini kullanmıştır, örneğin akarsu kenarındaki ağaçlardan gelen enerjinin su habitatlarında balık büyümesini ne kadar desteklediğini ölçmek için hidrojen izotopları gibi. Direkt gözlemler zor olduğundan, suda yaşayan hayvanların diyetlerini kararlı izotoplar kullanarak belirlemek özellikle yaygın olmuştur. Ayrıca araştırmacıların, balık tutma gibi vahşi yaşamla insan etkileşimlerinin doğal diyetleri nasıl değiştirebileceğini ölçmelerini sağlar.

Adli bilimde, araştırmalar, bitki kaynaklarından ( esrar , kokain ) türetilen ilaçlardaki belirli izotop oranlarındaki varyasyonun , ilacın menşe kıtasını belirlemek için kullanılabileceğini düşündürmektedir.

Gıda biliminde, bira, shoyu sosu ve köpek mamasının bileşimini belirlemek için kararlı izotop oranı analizi kullanılmıştır.

Kararlı izotop oranı analizi ayrıca endojen ve eksojen ( sentetik ) hormon kaynakları arasında ayrım yapmak için doping kontrolünde uygulamalara sahiptir .

Kararlı izotop oranlarının doğru ölçümü, uygun analiz, numune hazırlama ve saklama prosedürlerine bağlıdır.

Kondrit göktaşları oksijen izotop oranları kullanılarak sınıflandırılır. Ek olarak, olağandışı bir karbon-13 imzası , Murchison göktaşında olduğu gibi karbonlu kondritlerde bulunan organik bileşiklerin karasal olmayan kökenini doğrular .

Yukarıda açıklanan kararlı izotop oranlarının kullanımları, doğal olarak oluşan oranların ölçümleriyle ilgilidir. Bilimsel araştırma ayrıca, izotopik olarak zenginleştirilmiş materyalin incelenen maddeye, sürece veya sisteme girmesiyle yapay olarak bozulan kararlı izotop oranlarının ölçümüne de dayanır. İzotop seyreltme , elde edilen izotop oranlarını ölçerek o maddenin miktarını ölçmek için bir maddeye zenginleştirilmiş kararlı izotop eklemeyi içerir. İzotop etiketleme , bir kimyasal reaksiyon, metabolik yol veya biyolojik sistem yoluyla ilerlemesini izlemek için bir maddeyi etiketlemek için zenginleştirilmiş izotop kullanır. İzotop etiketlemenin bazı uygulamaları, bunu başarmak için kararlı izotop oranlarının ölçülmesine dayanır.

Ayrıca bakınız

bibliyografya

Referanslar