Фракционирование изотопов описывает процессы фракционирования , которые влияют на относительное содержание изотопов, явления, которые используются в изотопной геохимии и других областях. Обычно основное внимание уделяется стабильным изотопам одного и того же элемента. Изотопное фракционирование можно измерить с помощью изотопного анализа , используя масс-спектрометрию изотопного соотношения или полостную кольцевую спектроскопию для измерения соотношений изотопов , что является важным инструментом для понимания геохимических и биологических систем. Например, биохимические процессы вызывают изменения в соотношении стабильных изотопов углерода, включенных в биомассу.
Распределение стабильных изотопов между двумя веществами A и B можно выразить с помощью коэффициента изотопного фракционирования (альфа):
где R — соотношение тяжелого и легкого изотопа (например, 2 H/ 1 H или 18 O/ 16 O). Значения альфа, как правило, очень близки к 1. [1] [2]
Существует четыре типа фракционирования изотопов (из которых первые два обычно являются наиболее важными): равновесное фракционирование , кинетическое фракционирование , независимое от массы фракционирование (или независимое от массы фракционирование) и переходное кинетическое фракционирование изотопов .
Фракционирование изотопов происходит во время фазового перехода , когда изменяется соотношение легких и тяжелых изотопов в участвующих молекулах. Когда водяной пар конденсируется ( равновесное фракционирование ), более тяжелые изотопы воды ( 18 O и 2 H) обогащаются в жидкой фазе, в то время как более легкие изотопы ( 16 O и 1 H) стремятся к паровой фазе. [1]