Abundância natural

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Abundância relativa de elementos.png

Na física , a abundância natural (NA) refere-se à abundância de isótopos de um elemento químico como encontrado naturalmente em um planeta . A massa atômica relativa (uma média ponderada, ponderada por números de abundância de fração molar ) desses isótopos é o peso atômico listado para o elemento na tabela periódica . A abundância de um isótopo varia de planeta para planeta e até de lugar para lugar na Terra, mas permanece relativamente constante no tempo (em uma escala de curto prazo).

Como exemplo, o urânio tem três isótopos de ocorrência natural : 238 U, 235 U e 234 U. Suas respectivas abundâncias de frações molar naturais são 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% e 0,0050–0,0059%. [1] Por exemplo, se 100.000 átomos de urânio fossem analisados, seria de se esperar encontrar aproximadamente 99.274 átomos de 238 U, aproximadamente 720.235 átomos de U e muito poucos (provavelmente 5 ou 6) átomos de 234 U. Isso ocorre porque 238 U é muito mais estável do que 235 U ou 234 U, como revela a meia-vida de cada isótopo: 4,468 × 10 9anos para 238 U em comparação com 7,038 × 10 8 anos para 235 U e 245.500 anos para 234 U.

Exatamente porque os diferentes isótopos de urânio têm meias-vidas diferentes, quando a Terra era mais jovem, a composição isotópica do urânio era diferente. Como exemplo, 1,7×10 9 anos atrás a NA de 235 U era de 3,1% em comparação com os 0,7% de hoje, e por isso um reator de fissão nuclear natural foi capaz de se formar, algo que não pode acontecer hoje.

No entanto, a abundância natural de um determinado isótopo também é afetada pela probabilidade de sua criação na nucleossíntese (como no caso do samário ; radioativos 147 Sm e 148 Sm são muito mais abundantes do que 144 Sm estável) e pela produção de um determinado isótopo como filha de isótopos radioativos naturais (como no caso de isótopos radiogênicos de chumbo ).

Desvios da abundância natural

Sabe-se agora a partir do estudo do Sol e de meteoritos primitivos que o sistema solar era inicialmente quase homogêneo em composição isotópica. Desvios da média galáctica (evolutiva), amostrados localmente na época em que a queima nuclear do Sol começou, geralmente podem ser explicados pelo fracionamento de massa (veja o artigo sobre fracionamento independente de massa ) mais um número limitado de processos de decaimento e transmutação nuclear. [2] Há também evidências de injeção de isótopos de curta duração (agora extintos) de uma explosão de supernova próxima que pode ter desencadeado o colapso da nebulosa solar. [3] Portanto, os desvios da abundância natural na Terra são frequentemente medidos em partes por mil ( por milou ‰‰) porque são inferiores a um por cento (%).

Uma exceção a isso está nos grãos pré -solares encontrados em meteoritos primitivos. Esses pequenos grãos se condensaram nas saídas de estrelas evoluídas ("morrendo") e escaparam dos processos de mistura e homogeneização no meio interestelar e no disco de acreção solar (também conhecido como nebulosa solar ou disco protoplanetário). [4] [ clarificação necessária ] Como condensados ​​estelares ("poeira estelar"), esses grãos carregam as assinaturas isotópicas de processos específicos de nucleossíntese nos quais seus elementos foram feitos. [5] Nesses materiais, os desvios da "abundância natural" são às vezes medidos em fatores de 100. [ citação necessária ] [4]

Abundância natural de alguns elementos

A próxima tabela fornece as distribuições de isótopos terrestres para alguns elementos. Alguns elementos como fósforo e flúor existem apenas como um único isótopo, com uma abundância natural de 100%.

Abundância de isótopos naturais de alguns elementos na Terra [6]
Isótopo % nat. abundância massa atômica
1H _ 99.985 1.007825
2 horas 0,015 2,0140
12 °C 98,89 12 (anteriormente por definição)
13 °C 1.11 13.00335
14N _ 99,64 14.00307
15N _ 0,36 15.00011
16O _ 99,76 15.99491
17O _ 0,04 16.99913
18O _ 0,2 17.99916
28 Si 92,23 27.97693
29 Si 4,67 28.97649
30 Si 3.10 29.97376
32 S 95,0 31.97207
33 S 0,76 32.97146
34 S 4.22 33.96786
35 Cl 75,77 34.96885
37 Cl 24.23 36.96590
79 Br 50,69 78.9183
81 Br 49,31 80.9163

Veja também

Notas de rodapé e referências

  1. ^ "Isótopos de urânio" . GlobalSecurity.org . Recuperado em 14 de março de 2012 .
  2. ^ Clayton, Robert N. (1978). "Anomalias isotópicas no início do sistema solar" . Revisão Anual da Ciência Nuclear e de Partículas . 28 : 501-522. Bibcode : 1978ARNPS..28..501C . doi : 10.1146/annurev.ns.28.120178.002441 .
  3. ^ Zinner, Ernst (2003). "Uma visão isotópica do sistema solar primitivo" . Ciência . 300 (5617): 265–267. doi : 10.1126/science.1080300 . PMID 12690180 . S2CID 118638578 .  
  4. ^ a b Anders, Edward; Zinner, Ernst (1993). "Grãos interestelares em meteoritos primitivos: diamante, carboneto de silício e grafite" . Meteoritos . 28 (4): 490–514. Bibcode : 1993Metic..28..490A . doi : 10.1111/j.1945-5100.1993.tb00274.x .
  5. ^ Zinner, Ernst (1998). "Nucleossíntese estelar e a composição isotópica de grãos pré-solares de meteoritos primitivos". Revisão Anual da Terra e Ciências Planetárias . 26 : 147-188. Bibcode : 1998AREPS..26..147Z . doi : 10.1146/annurev.earth.26.1.147 .
  6. ^ Lide, DR, ed. (2002). Manual CRC de Química e Física (83ª ed.). Boca Raton, Flórida: CRC Press. ISBN 0-8493-0483-0.

Links externos