En física , la abundancia natural (NA) se refiere a la abundancia de isótopos de un elemento químico que se encuentran naturalmente en un planeta . La masa atómica relativa (un promedio ponderado, ponderado por cifras de abundancia de fracción molar ) de estos isótopos es el peso atómico listado para el elemento en la tabla periódica . La abundancia de un isótopo varía de un planeta a otro, e incluso de un lugar a otro de la Tierra, pero permanece relativamente constante en el tiempo (en una escala de corto plazo).
Por ejemplo, el uranio tiene tres isótopos naturales : 238 U, 235 U y 234 U. Sus respectivas abundancias de fracción molar natural son 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% y 0,0050–0,0059%. [1] Por ejemplo, si se analizaran 100.000 átomos de uranio, se esperaría encontrar aproximadamente 99.274 238 átomos U, aproximadamente 720 235 U átomos y muy pocos (muy probablemente 5 o 6) 234 U átomos. Esto se debe a que 238 U es mucho más estable que 235 U o 234 U, como revela la vida media de cada isótopo: 4,468 × 10 9años para 238 U en comparación con 7.038 × 10 8 años para 235 U y 245.500 años para 234 U.
Exactamente porque los diferentes isótopos de uranio tienen vidas medias diferentes, cuando la Tierra era más joven, la composición isotópica del uranio era diferente. A modo de ejemplo, hace 1,7 × 10 9 años el NA de 235 U era de 3,1% frente al 0,7% de hoy, y por eso se pudo formar un reactor de fisión nuclear natural , algo que hoy no puede suceder.
Sin embargo, la abundancia natural de un isótopo dado también se ve afectada por la probabilidad de su creación en la nucleosíntesis (como en el caso del samario ; el 147 Sm radiactivo y el 148 Sm son mucho más abundantes que el 144 Sm estable ) y por la producción de un isótopo dado. como una hija de los isótopos radiactivos naturales (como en el caso de los isótopos radiactivos del plomo ).
Desviaciones de la abundancia natural [ editar ]
Ahora se sabe por el estudio del Sol y los meteoritos primitivos que el sistema solar era inicialmente casi homogéneo en composición isotópica. Las desviaciones del promedio galáctico (en evolución), muestreadas localmente alrededor del momento en que comenzó la combustión nuclear del Sol, generalmente se pueden explicar por el fraccionamiento de masa (ver el artículo sobre fraccionamiento independiente de masa ) más un número limitado de procesos de transmutación y desintegración nuclear. [2] También hay evidencia de la inyección de isótopos de corta duración (ahora extintos) de una explosión de supernova cercana que puede haber provocado el colapso de la nebulosa solar. [3] Por lo tanto, las desviaciones de la abundancia natural en la Tierra a menudo se miden en partes por mil ( por mil o ?? ‰) porque son menos del uno por ciento (%).
Una excepción a esto son los granos presolares que se encuentran en los meteoritos primitivos. Estos pequeños granos se condensaron en las salidas de estrellas evolucionadas ("moribundas") y escaparon de los procesos de mezcla y homogeneización en el medio interestelar y el disco de acreción solar (también conocido como nebulosa solar o disco protoplanetario). [4] [ aclaración necesaria ] Como condensados estelares ("polvo de estrellas"), estos granos llevan las firmas isotópicas de procesos de nucleosíntesis específicos en los que se formaron sus elementos. [5] En estos materiales, las desviaciones de la "abundancia natural" a veces se miden en factores de 100. [ cita requerida ] [4]
Abundancia natural de algunos elementos [ editar ]
La siguiente tabla muestra las distribuciones de isótopos terrestres para algunos elementos. Algunos elementos como el fósforo y el flúor solo existen como un solo isótopo, con una abundancia natural del 100%.
| Isótopo | % nat. abundancia | masa atomica |
|---|---|---|
| 1 hora | 99,985 | 1.007825 |
| 2 H | 0,015 | 2.0140 |
| 12 C | 98,89 | 12 (anteriormente por definición) |
| 13 C | 1,11 | 13.00335 |
| 14 N | 99,64 | 14.00307 |
| 15 N | 0,36 | 15.00011 |
| 16 O | 99,76 | 15.99491 |
| 17 O | 0,04 | 16.99913 |
| 18 O | 0,2 | 17.99916 |
| 28 Si | 92,23 | 27,97693 |
| 29 Si | 4.67 | 28.97649 |
| 30 Si | 3.10 | 29,97376 |
| 32 S | 95,0 | 31.97207 |
| 33 S | 0,76 | 32,97146 |
| 34 S | 4.22 | 33.96786 |
| 35 cl | 75,77 | 34.96885 |
| 37 Cl | 24,23 | 36.96590 |
| 79 HAB | 50,69 | 78,9183 |
| 81 HAB | 49,31 | 80.9163 |
Ver también [ editar ]
Notas al pie y referencias [ editar ]
- ^ "Isótopos de uranio" . GlobalSecurity.org . Consultado el 14 de marzo de 2012 .
- ^ Clayton, Robert N. (1978). "Anomalías isotópicas en el sistema solar temprano" . Revisión anual de ciencia nuclear y de partículas . 28 : 501–522. Código Bibliográfico : 1978ARNPS..28..501C . doi : 10.1146 / annurev.ns.28.120178.002441 .
- ^ Zinner, Ernst (2003). "Una vista isotópica del sistema solar temprano" . Ciencia . 300 (5617): 265–267. doi : 10.1126 / science.1080300 . PMID 12690180 . S2CID 118638578 .
- ^ a b Anders, Edward; Zinner, Ernst (1993). "Granos interestelares en meteoritos primitivos: diamante, carburo de silicio y grafito" . Meteoríticos . 28 (4): 490–514. Código Bibliográfico : 1993Metic..28..490A . doi : 10.1111 / j.1945-5100.1993.tb00274.x .
- ^ Zinner, Ernst (1998). "Nucleosíntesis estelar y composición isotópica de granos presolares de meteoritos primitivos". Revista anual de ciencias terrestres y planetarias . 26 : 147-188. Código Bibliográfico : 1998AREPS..26..147Z . doi : 10.1146 / annurev.earth.26.1.147 .
- ^ Lide, DR, ed. (2002). Manual CRC de Química y Física (83ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0483-0.
Enlaces externos [ editar ]
- Tabla interactiva del proyecto de isótopos de Berkeley
- Lista de servicios de instrumentos científicos
- Herramientas para calcular la distribución isotópica de alta y baja precisión
