Razão de isótopos estável - Stable isotope ratio

O termo isótopo estável tem um significado semelhante a nuclídeo estável , mas é preferencialmente usado quando se fala de nuclídeos de um elemento específico. Portanto, a forma plural isótopos estáveis geralmente se refere a isótopos do mesmo elemento. A abundância relativa de tais isótopos estáveis ​​pode ser medida experimentalmente ( análise de isótopos ), produzindo uma razão de isótopos que pode ser usada como uma ferramenta de pesquisa. Teoricamente, esses isótopos estáveis ​​poderiam incluir os produtos radiogênicos filhos do decaimento radioativo, usados ​​em datação radiométrica . No entanto, a expressão razão de isótopos estáveis é preferencialmente usada para se referir a isótopos cujas abundâncias relativas são afetadas pelo fracionamento de isótopos na natureza. Este campo é denominado geoquímica de isótopos estáveis .

Razões de isótopos estáveis

A medição das proporções de isótopos estáveis ​​de ocorrência natural ( análise de isótopos ) desempenha um papel importante na geoquímica de isótopos , mas os isótopos estáveis ​​(principalmente hidrogênio , carbono , nitrogênio , oxigênio e enxofre ) também estão encontrando usos em estudos ecológicos e biológicos. Outros pesquisadores usaram as taxas de isótopos de oxigênio para reconstruir as temperaturas atmosféricas históricas, tornando-as ferramentas importantes para a paleoclimatologia .

Esses sistemas de isótopos para elementos mais leves que exibem mais de um isótopo primordial para cada elemento têm sido investigados por muitos anos a fim de estudar processos de fracionamento de isótopos em sistemas naturais. A longa história de estudo desses elementos se deve em parte ao fato de as proporções de isótopos estáveis ​​nesses elementos leves e voláteis serem relativamente fáceis de medir. No entanto, avanços recentes na espectrometria de massa de razão de isótopos (isto é, espectrometria de massa de plasma acoplado indutivamente com múltiplos coletores) agora permitem a medição de razões de isótopos em elementos estáveis ​​mais pesados, como ferro , cobre , zinco , molibdênio , etc.

Formulários

As variações nas taxas de isótopos de oxigênio e hidrogênio têm aplicações em hidrologia, uma vez que a maioria das amostras fica entre dois extremos, água do oceano e neve do Ártico / Antártico. Dada uma amostra de água de um aquífero , e uma ferramenta suficientemente sensível para medir a variação da razão isotópica de hidrogênio na amostra, é possível inferir a fonte, seja água do oceano ou precipitação escoando para o aquífero, e até mesmo para estimar as proporções de cada fonte. Isotopólogos estáveis de água também são usados ​​na partição de fontes de água para a transpiração das plantas e recarga de águas subterrâneas .

Outra aplicação é na medição de paleotemperatura para paleoclimatologia . Por exemplo, uma técnica é baseada na variação do fracionamento isotópico de oxigênio por sistemas biológicos com temperatura. Espécies de Foraminíferos incorporam oxigênio como carbonato de cálcio em suas conchas. A proporção dos isótopos de oxigênio oxigênio-16 e oxigênio-18 incorporados ao carbonato de cálcio varia com a temperatura e a composição isotópica de oxigênio da água. Esse oxigênio permanece "fixado" no carbonato de cálcio quando o forminifera morre, cai no fundo do mar e sua concha passa a fazer parte do sedimento. É possível selecionar espécies padrão de forminifera de seções através da coluna de sedimento e, mapeando a variação na razão isotópica de oxigênio, deduzir a temperatura que os Forminifera encontraram durante a vida se as mudanças na composição isotópica de oxigênio da água puderem ser restringidas. As relações de paleotemperatura também permitiram que as razões de isótopos do carbonato de cálcio nas cascas das cracas fossem usadas para inferir o movimento e as áreas de alimentação das tartarugas marinhas e baleias nas quais algumas cracas crescem.

Em ecologia , as razões de isótopos de carbono e nitrogênio são amplamente utilizadas para determinar as dietas amplas de muitos animais de vida livre. Eles têm sido usados ​​para determinar as dietas gerais das aves marinhas e para identificar as áreas geográficas onde os indivíduos passam a temporada de reprodução e não reprodução de aves marinhas e passeriformes. Numerosos estudos ecológicos também usaram análises de isótopos para entender a migração, estrutura da teia alimentar, dieta e uso de recursos, como isótopos de hidrogênio para medir quanta energia de árvores ao lado do rio apóia o crescimento de peixes em habitats aquáticos. Determinar dietas de animais aquáticos usando isótopos estáveis ​​tem sido particularmente comum, pois observações diretas são difíceis. Eles também permitem aos pesquisadores medir como as interações humanas com a vida selvagem, como a pesca, podem alterar as dietas naturais.

Na ciência forense, a pesquisa sugere que a variação em certas proporções de isótopos em drogas derivadas de fontes vegetais ( cannabis , cocaína ) pode ser usada para determinar o continente de origem da droga.

Na ciência alimentar, a análise da razão de isótopos estáveis ​​tem sido usada para determinar a composição da cerveja, do molho shoyu e da comida de cachorro.

A análise da razão de isótopos estáveis ​​também tem aplicações no controle de dopagem , para distinguir entre fontes endógenas e exógenas ( sintéticas ) de hormônios .

A medição precisa de razões de isótopos estáveis ​​depende de procedimentos adequados de análise, preparação e armazenamento de amostras.

Os meteoritos condritos são classificados usando as razões de isótopos de oxigênio. Além disso, uma assinatura incomum de carbono-13 confirma a origem não terrestre de compostos orgânicos encontrados em condritos carbonáceos , como no meteorito Murchison .

Os usos de razões de isótopos estáveis ​​descritos acima referem-se a medições de razões de ocorrência natural. A pesquisa científica também se baseia na medição de razões de isótopos estáveis ​​que foram perturbadas artificialmente pela introdução de material enriquecido isotopicamente na substância, processo ou sistema em estudo. A diluição de isótopos envolve a adição de isótopos estáveis ​​enriquecidos a uma substância para quantificar a quantidade dessa substância medindo as razões de isótopos resultantes. A rotulagem de isótopos usa isótopos enriquecidos para rotular uma substância a fim de rastrear seu progresso através, por exemplo, de uma reação química, via metabólica ou sistema biológico. Algumas aplicações de marcação de isótopos dependem da medição de razões de isótopos estáveis ​​para fazer isso.

Veja também

Bibliografia

Referências