Composição isotópica

A composição isotópica de uma amostra indica as proporções dos vários isótopos de um elemento químico específico (ou vários elementos) nessa amostra.

Contexto

Os núcleos de todos os átomos de um mesmo elemento químico contêm o mesmo número de prótons (esse número também é o dos elétrons presentes na procissão eletrônica que circunda o núcleo do átomo neutro), mas podem conter diferentes números de nêutrons . Os átomos que diferem apenas no número de nêutrons são isótopos do mesmo elemento químico.

Exemplo de carbono:

Todos os átomos de carbono têm 6 prótons e 6 elétrons. No entanto, nem todos os átomos de carbono são iguais: alguns têm um núcleo com 6 nêutrons, enquanto para outros o núcleo tem 7 ou 8 nêutrons. Esses átomos de carbono que não têm o mesmo número de massa (ou seja, o número de núcleons: prótons e nêutrons) são chamados de isótopos . O carbono 12 e o carbono 13 (6 prótons e 6 ou 7 nêutrons) são estáveis, enquanto o carbono 14 (6 prótons e 8 nêutrons) são radioativos .

Variabilidade

A composição isotópica pode variar de uma amostra para outra dependendo da origem ou da evolução dessas amostras.

• A composição isotópica difere quando as amostras vêm de diferentes “reservatórios”, herdeiros de diferentes histórias geológicas ou mesmo planetológicas.
• A composição isotópica de um elemento químico varia ao longo do tempo quando alguns de seus isótopos são radioativos e / ou quando são radiogênicos , cosmogênicos ou afetados por trocas com o exterior.

Formulários

A variabilidade das composições isotópicas está na origem de um grande número de aplicações:

• a datação de rochas e outros objetos de fenômenos geológicos ( metamorfismo , por exemplo),  etc.  ;
• o rastreamento da origem de vários materiais (rochas e materiais de construção, organismos vivos,  etc. );
• o estudo da evolução de vários parâmetros que afetam a composição isotópica, por exemplo na paleoclimatologia a evolução da temperatura (que afeta a proporção de oxigênio 18 no gelo).

Representação

A composição isotópica pode ser expressa como as porcentagens dos diferentes isótopos, mas esta representação dificilmente é usada, exceto para apresentações gerais (por exemplo, a composição isotópica média do ar).

Para aplicações quantitativas, a composição isotópica é geralmente representada por razões isotópicas (colocando no denominador, com algumas exceções, o isótopo mais abundante ou menos variável), por várias razões:

• são as razões isotópicas que medimos diretamente, com incertezas experimentais que sabemos estimar;
• são também os que aparecem diretamente nas fórmulas matemáticas utilizadas nas aplicações;
• as porcentagens dos diferentes isótopos são todas afetadas pela maior incerteza entre aquelas das diferentes razões de isótopos;
• quando uma única razão isotópica é alterada por uma nova medição, todas as proporções são afetadas.

Veja também

Artigos relacionados

• Hidrologia isotópica