Природное фракционирование изотопов

Природная изотопная смесь бора содержит два стабильных изотопа с массой атомных ядер 10 и 11 атомных единиц соответственно. Концентрация указанных изотопов в такой смеси составляет 19,8% ат для бора-10 и 80,2% ат для бора-11 [1, 2]. Приведённый состав может колебаться в пределах 2% ат, что связано с протекающими в природной среде процессами фракционирования изотопов бора в ходе растворения, перекристаллизации и химического превращения соединений бора [2]. [c.192]

Стабильные изотопы. Поскольку большинство биогенных элементов имеет изотопы, как стабильные, так и радиоактивные, можно изучить активность микроорганизмов в природных образцах с применением так называемого изотопного эффекта , суть которого сводится к тому, что живые клетки способны дифференцированно использовать легкие и тяжелые изотопы одного и того же элемента в биологических трансформациях. В микробной экологии наибольшее распространение получили исследования, связанные с трансформацией изотопов углерода и серы. Углерод в природе представлен в основном в виде изотопа С, хотя встречается и в виде стабильного тяжелого С, а также радиоактивного С. Подобно этому, большинство соединений серы состоит в основном из 8, хотя встречается стабильный " 8 и радиоактивный 8 изотопы. Большинство биохимических реакций, проводимых живыми клетками, способно выбирать соединения с более легким изотопом из имеющихся в наличии. Поэтому соединения с более тяжелыми изотопами остаются непрореагировавшими и их относительная доля в оставшемся субстрате увеличивается, а в продукте — уменьшается. Этот феномен получил название фракционирование изотопов . [c.248]

Для изотопов углерода различие в изотопном составе метана и кальцита, расположенных на полярных точках диапазона изотопного фракционирования, достигает 60 —80 %о (или 6—8%). Вариации изотопного состава углерода в различных земных объектах, представленные в табл. 62, показывают, что наибольшая концентрация легкого изотопа С сосредоточена в углеводородных соединениях как биогенного, так и абиогенного синтеза, в ОВ и продуктах, генетически с ним связанных,—нефтях, углях, сланцах. Значение б С в них изменяется от —20 до —31 %о. Минимальная концентрация С сосредоточена главным образом в карбонатах. На рис. 133 дано содержание изотопов углерода в различных природных объектах. [c.407]

Наблюдаются также отклонения от постоянства изотопного состава, связанные с природным фракционированием изотопов химических элементов. Незначительные различия физических свойств соединений изотопов становятся [c.24]

ПРИРОДНОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ИЗОТОПОВ [c.36]

Согласно этой гипотезе, миграция должна рассматриваться как процесс, который, с одной стороны, вызывает разделение углеводородных и неуглеводородных компонентов газов в соответствии с их подвижностью, и с другой стороны, приводит к фракционированию изотопов в каждом из компонентов степень этого разделения зависит от их молекулярного веса. Из такого понимания миграции следует, что образование и миграция природного газа не могут рассматриваться как два отдельных процесса, четко разграниченные в пространстве и во времени по-видимому, нефтеобразование продолжается во время миграции иначе при фактически отмеченном фракционировании изотопов углерода должно было бы наблюдаться более сильное разделение индивидуальных химических соединений. [c.137]

Последнее, однако, не совсем точно. Новые исследования с применением достаточно точных методов обнаруживают некоторые колебания в изотопном составе, вызванные происходящими в природных условиях процессами фракционирования изотопов. Такие колебания представляют значительный интерес для геохимии, метеорологии и других наук. Заметные колебания в изотопном составе обнаруживают лишь легкие элементы, изотопы которых более разнятся по свойствам и потому легче разделяются, чем изотопы тяжелых элементов. [c.26]

Для изотопного состава природного кремния были найдены лишь очень небольшие различия в величине отношения Si Si , достигающие 0,3% [100]. Это связано с тем, что кремний не участвует в таких сложных геохимических превращениях, ведущих к разделению изотопов, как углерод. Найденные для кремния различия удовлетворительно объясняются фракционированием при кристаллизации силикатных пород из расплавленных магм. Достоверных различий в изотопном составе природного германия и гафния не было найдено. [c.38]

Стабильные изотопы некоторые принципы. Большинство естественных элементов состоит из более чем одного изотопа. Изотопы одного элемента обладают в целом сходным поведением в химических процессах, однако из-за разницы в массах изотопов в их распределении наблюдаются тонкие, но важные различия. Эти эффекты выражены более резко в случаях, когда массы изотопов существенно различаются (на 5% и более). Фракционирование изотопов в природных процессах было обнаружено для элементов с массовыми числами от 40 (т. е. до кальция) и, вероятно, для селена (фракционирование изотопов Se и Se должно быть сходно с наблюдаемым для изотопов серы). В табл. 9.5 приведены данные о распространенности ес- [c.236]

При использовании этих данных в качестве метки загрязнения окружающей среды должны выполняться два условия техногенный источник должен отличаться по изотопному составу от исследуемых объектов в природных средах должны отсутствовать процессы, приводящие к значительному фракционированию изотопов. [c.19]

Влияние изотопного эффекта на равновесие процессов молекулярной и ионнообменной адсорбции также может быть использовано для фракционирования и концентрирования изотопов. Так, молекулярный водород, адсорбированный на многих адсорбентах, оказывается значительно обогащенным дейтерием (до пяти раз при обычной температуре и до ста — при температуре жидкого водорода) по сравнению с природным. Заметное концентрирование изотопов хлора достигается на анионообменной смоле (элю-ент — азотнокислый калий). [c.47]

Том 3 посвящен практическому применению жидкостной колоночной хроматографии для анализа широкого круга соединений, включая как неорганические (изотопы), так и органические вещества, имеющие синтетическое (элемент- и металлорганиче-ские соединения, пестициды, красители, полимеры и некоторые лекарственные препараты) и природное происхождение (ферменты, нуклеиновые кислоты и их компоненты, алкалоиды, антибиотики, витамины, пигменты и гетероциклические соединения). Описана также возможность применения жидкостной хроматографии для фракционирования клеток, вирусов (и фагов) и субклеточных частиц. [c.4]

Гипотеза о двойном происхождении метана объясняет различные значения бС для метана в зависимости от содержания более высокомолекулярных углеводородов и азота и меньший диапазон колебания значений бС для этана и пропана, которые не образуются в процессе жизнедеятельности бактерий. Однако чтобы объяснить характер распределения изотопов углерода в исследуемых природных газах нет необходимости предполагать, что более легкий метан образуется иначе, чем тяжелый. Возможно, что обогащение легким метаном, а вместе с тем и обеднение высокомолекулярными углеводородами, является следствием фракционирования газов в процессе их миграции до миграции газы могли содержать больше и тяжелого метана, и высокомолекулярных углеводородов. [c.137]

Теперь не только лаборатории, но и отдельные отрасли техники предъявляют спрос на индивидуальные стабильные изотопы инертных газов. Их выделяют из природных смесей методами термической диффузии и сквозь пористые перегородки. Хорошо идет разделение смесей изотопов в диффузионном насосе с помощью паров ртути, играющих роль своеобразной пористой перегородки (масс-диффузия). Как видно из рис. 11, разделяемая смесь поступает в сопло через трубку 1 и диффундирует сквозь пары ртути, выходящие из трубки 2. Пары увлекают легкий изотоп и вообще любую легкую фракцию газовой смеси в трубку 3 и далее в предыдущую ячейку. Тяжелый остаток через трубку 4 поступает в следующую ячейку, где подвергается вторичному фракционированию. Изобретатель этого способа Герц впервые применил его для разделения изотопов неона. Разделяющим агентом могут служить пары воды и других веществ, которые легко отделяются от смеси и имеют высокий коэффициент диффузии. [c.112]

Для атомного веса хлора Д. И. Менделеев еще в 1869 г., при создании периодического закона, принял величину 35,5, которую он вскоре уточнил до 35,45. Наиболее точные современные определения дают 35,457 (в химической шкале) с небольшими колебаниями в последнем знаке. Природный хлор состоит из двух изотопов С1 5 и С1 в пропорции 75,4 24,6, образующих механическую смесь. Небольшое изменение этого отношения до 75 25, легко достигаемое искусственным фракционированием, дало бы изменение атомного веса на 0,01 единицы, что никак не могло бы остаться необнаруженным. После того, как был открыт сложный изотопный состав хлора, были поставлены специальные исследования его атомного веса в минералах осадочного и вулканического происхождения разных возрастов и мест, а также из метеоритов, но ни разу не было обнаружено различий. [c.55]

В заключение этого раздела укажем, что в ряде продуктов синтетического происхождения природный изотопный состав искажен вследствие изотопного эффекта С . Так, было найдено, что содержание этого изотопа в карбоксиле и в метиле уксусной кислоты неодинаково, если она получена окислением пропан-бутановой смеси [998]. Фракционирование С обнаружено при хроматографическом разделении смесей [1019]. Очевидно, что эти факты необходимо учитывать в точных работах. [c.656]

Водород в условиях Земли представлен тремя природными изотопами Н (протий), (дейтерий О) и (тритий). Про-тий и дейтерий относятся к стабильным изотопам, тритий — радиоактивный, возникающий в атмосфере Землн в результате ядериых реакций с космическими лучами. Значительное различие масс Н и О определяет возможность нх существенного фракционирования в условиях биосферы. Колебания изотопного состава водорода превышают колебания изотопных отношений всех других известных стабильных химических элементов. Основная часть водорода Земли связана с кислородом в воде, и поэтому колебания его изотопного состава связаны с естествеииым,круговоротом воды. Природная вода состоит из трех стабильных изотопов кислорода и двух стабильных изотопов водорода. Это определяет существование девяти изотопных молекул воды, которые встречаются в следующей молекулярной концентрации, % [c.386]

Тяжелую воду и тяжелый изотоп водорода выделяют из природных соединений водорода, главным образом из воды. Содержание дейтерия в природных соединениях водорода составляет около 0,015 атомп.%. Содержание дейтерия в водах различных источников и в других водородсодержащих соединениях несколько колеблется вследствие фракционирования изотопов водорода в ходе процессов, определяющих кругооборот воды в природе. Однако в большинстве сл /чаев эти отклонения не превышают 0,001 атомн. %, Изучению изотопного состава природных вод посвящено много работ как за рубежом так и в Советском Союзе [c.237]

Измеренные значения содерж аиий изотопов легких элементов в наружном и внутренних слоях раковины Л з , их природная распростра-неаность и показатель фракционирования = изм Мпр в наружном и внутренних слоях приведены в та блице. Там же указаны основные ядерные характеристики из отопов С, О, 5, С1, К и Са в биологическом объекте, для которых наблюдалось аномальное фракционирование. Отличие Г1 от 1 более чем на 10 % указывает на аномальное фракционирование изотопов легких элементов в наружном и внутреннем слоях речной раковины. В наружном слое раковины отмечается максимальное фракционирование изотопов С, 5, С1, К, Са по сравнению с внутренним слоем той же раковины. [c.41]

Полученные нами концентраты достаточны для того, чтобы проверить и уточнить аналитическую методику, примененную в наших прежних работах, основанную на одновременном точном определении разности плотностей Ad и показателей преломления Ап исследуемого образца и стандартной воды. Подробности анализа и пределы точности измерений были изложены в [8]. Там же указывалось, что недостаточное знание зависимости показателя преломления воды от содержания HgOi обусловливает значительную недостоверность этого анализа, которая ограничивает применимость метода лишь природными водами с очень небольшими вариациями изотопного состава. Поэтому наряду с этим косвенным методом анализа нами был применен также и прямой испытуемая вода разлагалась электролизом, ее кислород сжигался с водородом из аппарата Киппа (Zn HgSOJ, изотопный состав которого близок к нормальному. Избыток плотности полученной синтетической воды (Ady), освобожденной таким способом от избыточного дейтерия, зависит почти целиком, с точностью до нескольких у (небольшие отклонения водорода от нормального изотопного состава, диффузия водорода в анодное пространство электролизера, небольшое фракционирование изотопов при электролизе и сжигании), от избыточного 0 . По разности первоначальной Ad с полученной Ady можно найти Adx — избыточную ва счет дейтерия плотность исследуемой воды. Для проверки одновременно определялись и показатели преломления (Атг ) синтетической воды. Результаты определений помещены в табл. 2. В ней даны разности At равновесных температур поплавка в испытуемом образце и в стандартной воде и температура t в послед- [c.303]

При изучении природных соединений серы [990, 1291, 1655, 1759, 1976, 2005, 2008, 2009, 2044, 2084, 2087] были обнаружены колебания в распространенности изотопов и Большинство работ связано с определением содержания распространенность которой колеблется в пределах 8%. Колебания в изотопном составе серы были рассмотрены Макнамара и Тодом [1290]. В отличие от углерода, сера в метеоритах обладает постоянным изотопным составом [1462]. Авторы высказали предположение о том, что этот изотопный состав тождествен первоначальному изотопному составу серы в земных образцах, а определяемые в настоящее время значения отношения отражают биологическое и геологическое фракционирование изотопов серы. Значение содержания в изверженной сере [1292] наиболее близко к земной сере, не претерпевшей изменений в изотопном составе с момента образования земной коры, и близко к содержанию в метеоритах. Наиболее важной обменной реакцией в рассматриваемом выше фракцйонировании является реакция [c.106]

Из смеси природных изотопов микроорганизмы предпочитают потреблять более легкие, что приводит к фракционированию изотопов. Анализ изотопного состава иногда ис1юльзуют для доказательства биогенной природы некоторых процессов, протекающих в биосфере, например, микро- [c.473]

Стабильные изотопы водорода и кислорода (Д и 0). О средней распространенности наиболее важных изотопных компонентов во-ДЬ1 свидетельствуют следующие соотношения Нз О НД О Нг О = = 997680 320 200. Основными природными процессами, при которых происходит фракционирование изотопов водорода и кислорода, явля- [c.21]

Область исследований в изотопной геохимии распадается на две части одна охватывает радиоактивные изотопы и их дочерние продукты, а другая — стабильные изотопы. Главные принципы, используемые в них, существенно различаются. В первой исследования в основном посвящены определению и интерпретации распространенности исходных и дочерних изотопов и требуют знания скоростей радиоактивного распада. Во второй, опираясь на определение отношений распространенности стабильных изотопов одного или нескольких элементов, исследователи стремятся выявить и использовать фракционирование изотопов в природных процессах. Есть, впрочем, области, где эти два типа исследований перекрываются, особенно это касается смешения вещества в природе. Основное необходимое условие в этом случае заключается в том, что вклад каждого источника в результирующую смесь должен иметь достаточно отличаюидпеся изотопные характеристики, что позволило бы использовать их как индикаторы. [c.228]

Некоторый дополнительный свет на генезис азота в газовых и газо-нефтяных залежах проливают данные по изотопному составу азота (рис. 84). Природные газы (т. е. газы из залежей) относительно обеднены тяже.т1ым изотопом Это явление может быть объяснено фракционированием изотопов при распаде азотистых органических соединений, причем, в соответствии с общим правилом, в газообразное состояние в виде предпочтительно переходит более легкий изотоп азота. [c.219]

Радиоактивность калия была обнаружена Томпсоном в 1905 г. [2711] Открытие радиоактивности калия иногда приписывают работам Кемпбелла и Вуда [918], которые в 1906— 1907 гг. изучали это явление В течение ряда лет к радиоактивности калия относились скептически, полагая, что слабая радиоактивность не может быть свойством самого калия и обусловлена примесью других радиоактивных элементов [1923, 2445] Предполагалось, что радиоактивность зависит от присутствия элемента 87 (франций), невесомая примесь которого изоморфно замещает калий [157] Отделить калий от предполагаемых радиоактивных примесей не удалось [917, 1510, 1924] Даже 18—22-кратная перекристаллизация солей калия не приводила к изменению их радиоактивности [1924] Радиоактивносгь разных солей калия оказалась пропорциональной содержанию в них калия [1153, 1427, 1924], поэтому было признано, что радиоактивность — собственное свойство калия [1509, 1510] Путем фракционирования была приготовлена проба калия, обогащенная его тяжелым изотопом, которая характеризовалась большей радиоактивностью, чем обычный калий [1528, 1529, 1892] Поэтому высказывалось предположение о радиоактивности изотопа К или о существовании естественного радиоактивного изотопа К Только после открытия изотопа К в 1935 г было показано, что именно этот изотоп сообщает радиоактивность природным солям калия [2587] [c.8]

H/D = 5800 в природной воде. По-видимому, эти данные неточны, так как для дейтерия лучшие, более поздние определения дают Ad = 15,8у иН/D = = 6800. Приняв их, мы находим, что каждый электролиз в работе Джонстона должен был уменьшать плотность воды за счет фракционирования кислорода не на 1,5 у, а на 2,8 у, что дает а = 1,016. Однако и эта величина, повидимому, слишком мала. Тронстад и Брун [271] нашли, что в чистой DgO, полученной в виде остатка 400 г от электролиза 140 тонн природной воды, тяжелые изотопы кислорода вносят избыточную плотность 100 у (обогащение около 1,5 раза), откуда а = 1,036. Более новые данные для плотностей и НаО дали бы а = 1,032. Ту же величину 1,030 получил недавно Ватсон [272] путем масс-спектрометрического анализа электролитического кислорода из воды, освобожденной от дейтерия в многотарелочной фракционной колонке. [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология