Relación de isótopos estable

Este artículo trata sobre las proporciones de isótopos estables. Para la categoría general de nucleidos estables, consulte Nuclido estable .

Física nuclear
Nucleus  · nucleones  ( p , n )  · la materia nuclear  · fuerza nuclear  · estructura Nuclear  · reacción Nuclear
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Clasificación de nucleidos Isótopos - iguales Z Isobaras - iguales A Isótonos - iguales N Isodiaphers - iguales N  -       Isómeros Z - iguales a todos los anteriores Núcleos espejo  - Z ↔ N Estable  · Mágico  · Par / impar  · Halo  ( Borromeo )
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Fisión nuclear Espontáneo  · Productos  ( ruptura de pares )  · Photofission
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Procesos de alta energía Espalación ( por rayos cósmicos )  · Fotodisintegración
Nucleosíntesis y astrofísica nuclear Procesos de fusión nuclear : Estelar  · Big Bang  · Supernova Nuclides: Primordial  · Cosmogénico  · Artificial
Física nuclear de alta energía Plasma de quark-gluón  · RHIC  · LHC
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El término isótopo estable tiene un significado similar al de nucleido estable , pero se usa preferiblemente cuando se habla de nucleidos de un elemento específico. Por tanto, la forma plural de isótopos estables se refiere normalmente a isótopos del mismo elemento. La abundancia relativa de tales isótopos estables se puede medir experimentalmente ( análisis de isótopos ), lo que arroja una relación de isótopos que se puede utilizar como herramienta de investigación. Teóricamente, tales isótopos estables podrían incluir los productos descendientes radiogénicos de la desintegración radiactiva, utilizados en la datación radiométrica . Sin embargo, la expresión relación de isótopos estables se usa preferiblemente para referirse a isótopos cuyas abundancias relativas se ven afectadas porfraccionamiento de isótopos en la naturaleza. Este campo se denomina geoquímica de isótopos estables .

Relaciones de isótopos estables

Ver también: fraccionamiento de isótopos

La medición de las proporciones de isótopos estables naturales ( análisis de isótopos ) juega un papel importante en la geoquímica de isótopos , pero los isótopos estables (principalmente carbono , nitrógeno , oxígeno y azufre ) también encuentran usos en estudios ecológicos y biológicos. Otros investigadores han utilizado proporciones de isótopos de oxígeno para reconstruir las temperaturas atmosféricas históricas, lo que las convierte en herramientas importantes para la paleoclimatología .

Estos sistemas de isótopos para elementos más ligeros que exhiben más de un isótopo primordial para cada elemento, se han investigado durante muchos años con el fin de estudiar los procesos de fraccionamiento de isótopos en sistemas naturales. La larga historia de estudio de estos elementos se debe en parte a que las proporciones de isótopos estables en estos elementos ligeros y volátiles es relativamente fácil de medir. Sin embargo, los avances recientes en la espectrometría de masas de relación de isótopos (es decir, espectrometría de masas de plasma de colector múltiple acoplado inductivamente) ahora permiten la medición de relaciones de isótopos en elementos estables más pesados, como hierro , cobre , zinc , molibdeno , etc.

Aplicaciones

Las variaciones en las proporciones de isótopos de oxígeno e hidrógeno tienen aplicaciones en hidrología, ya que la mayoría de las muestras se encontrarán entre dos extremos, el agua del océano y la nieve ártica / antártica. ^[1] Dada una muestra de agua de un acuífero y una herramienta lo suficientemente sensible para medir la variación en la proporción isotópica de hidrógeno en la muestra, es posible inferir la fuente, ya sea agua del océano que se filtra en el acuífero o que se filtra la precipitación. en el acuífero, e incluso para estimar las proporciones de cada fuente. ^[2] Los isotopólogos estables del agua también se utilizan para dividir las fuentes de agua para la transpiración de las plantas y la recarga de las aguas subterráneas. ^{[3] [4]}

Otra aplicación es la medición de paleotemperatura para paleoclimatología . Por ejemplo, una técnica se basa en la variación del fraccionamiento isotópico de oxígeno por sistemas biológicos con la temperatura. ^[5] Las especies de foraminíferos incorporan oxígeno como carbonato de calcio en sus conchas. La relación de los isótopos de oxígeno oxígeno-16 y oxígeno-18incorporado en el carbonato de calcio varía con la temperatura y la composición isotópica de oxígeno del agua. Este oxígeno permanece "fijo" en el carbonato de calcio cuando la forminifera muere, cae al lecho marino y su caparazón pasa a formar parte del sedimento. Es posible seleccionar especies estándar de forminifera de secciones a través de la columna de sedimento, y al mapear la variación en la proporción isotópica de oxígeno, deducir la temperatura que encontró la Forminifera durante la vida si se pueden restringir los cambios en la composición isotópica de oxígeno del agua. ^[6] Las relaciones de paleotemperatura también han permitido que las proporciones de isótopos del carbonato de calcio en las conchas de percebes se utilicen para inferir el movimiento y las áreas de alimentación de las tortugas marinas y ballenas en las que crecen algunos percebes. ^[7]

En ecología , las proporciones de isótopos de carbono y nitrógeno se utilizan ampliamente para determinar las dietas generales de muchos animales en libertad. Se han utilizado para determinar las dietas generales de las aves marinas y para identificar las áreas geográficas donde los individuos pasan la temporada de reproducción y no reproducción en aves marinas ^[8] y paseriformes. ^[9] Numerosos estudios ecológicos también han utilizado análisis de isótopos para comprender la migración, la estructura de la red alimentaria, la dieta y el uso de recursos en las tortugas marinas. ^{[10] La} determinación de las dietas de los animales acuáticos utilizando isótopos estables ha sido particularmente común, ya que las observaciones directas son difíciles, ^[11]también permiten a los investigadores medir cómo las interacciones humanas con la vida silvestre, como la pesca, pueden alterar las dietas naturales. ^[12]

En la ciencia forense, la investigación sugiere que la variación en ciertas proporciones de isótopos en drogas derivadas de fuentes vegetales ( cannabis , cocaína ) puede usarse para determinar el continente de origen de la droga. ^[13]

En la ciencia de los alimentos, se ha utilizado para determinar la composición de la cerveza, ^[14] salsa shoyu ^[15] y comida para perros. ^[dieciséis]

También tiene aplicaciones en el " control de dopaje ", para distinguir entre fuentes de hormonas endógenas y exógenas ( sintéticas ) . ^{[17] [18]}

La medición precisa de las proporciones de isótopos estables se basa en procedimientos adecuados de análisis, preparación y almacenamiento de muestras. ^[19]

Los meteoritos de condrita se clasifican utilizando las proporciones de isótopos de oxígeno. Además, una firma inusual de carbono-13 confirma el origen no terrestre de los compuestos orgánicos que se encuentran en las condritas carbonáceas , como en el meteorito Murchison .

Los usos de las proporciones de isótopos estables descritos anteriormente pertenecen a las mediciones de las proporciones de origen natural. La investigación científica también se basa en la medición de proporciones de isótopos estables que han sido perturbados artificialmente por la introducción de material enriquecido con isótopos en la sustancia, proceso o sistema en estudio. La dilución de isótopos implica agregar un isótopo estable enriquecido a una sustancia para cuantificar la cantidad de esa sustancia midiendo las proporciones de isótopos resultantes. El etiquetado de isótopos utiliza isótopos enriquecidos para etiquetar una sustancia con el fin de rastrear su progreso a través de, por ejemplo, una reacción química, una vía metabólica o un sistema biológico. Algunas aplicaciones del etiquetado de isótopos se basan en la medición de proporciones de isótopos estables para lograr esto.

Ver también

• Datación por radiocarbono
• Análisis de isótopos

Bibliografía

• Allègre CJ , 2008. Isotope Geology ( Cambridge University Press ).
• Faure G., Mensing TM (2004), Isótopos: principios y aplicaciones ( John Wiley & Sons ).
• Hoefs J., 2004. Geoquímica de isótopos estables ( Springer Verlag ).
• Sharp Z., 2006. Principios de geoquímica de isótopos estables ( Prentice Hall ).

Referencias

1. Han LF, Gröning M, Aggarwal P, Helliker BR (2006). "Determinación confiable de las proporciones de isótopos de oxígeno e hidrógeno en vapor de agua atmosférico adsorbido en un tamiz molecular 3A". Comun. Rápida Mass Spectrom . 20 (23): 3612–8. Código Bibliográfico : 2006RCMS ... 20.3612H . doi : 10.1002 / rcm.2772 . PMID  17091470 .
2. Weldeab S, Lea DW, Schneider RR, Andersen N (2007). "155.000 años de evolución térmica oceánica y monzónica de África occidental" . Ciencia . 316 (5829): 1303–7. Código Bibliográfico : 2007Sci ... 316.1303W . doi : 10.1126 / science.1140461 . PMID 17540896 . S2CID 1667564 .  
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