Razão isotópica estável

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O termo isótopo estável tem um significado semelhante a nuclídeo estável , mas é preferencialmente usado quando se fala de nuclídeos de um elemento específico. Assim, 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 isotópica ), produzindo uma razão isotópica que pode ser usada como ferramenta de pesquisa. Teoricamente, tais isótopos estáveis ​​poderiam incluir os produtos radiogênicos filhos do decaimento radioativo, usados ​​na datação radiométrica . No entanto, a expressão razão de isótopo estável é preferencialmente usada para se referir a isótopos cujas abundâncias relativas são afetadas porfracionamento isotópico na natureza. Este campo é denominado geoquímica de isótopos estáveis .

Proporções 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 isótopos estáveis ​​(principalmente hidrogênio , carbono , nitrogênio , oxigênio e enxofre ) também estão encontrando usos em estudos ecológicos e biológicos. Outros trabalhadores usaram proporções de isótopos de oxigênio para reconstruir temperaturas atmosféricas históricas, tornando-os ferramentas importantes para a paleoclimatologia .

Esses sistemas isotópicos para elementos mais leves que apresentam mais de um isótopo primordial para cada elemento estão sob investigação há muitos anos para estudar processos de fracionamento isotópico em sistemas naturais. A longa história de estudo desses elementos é em parte porque as proporções de isótopos estáveis ​​nesses elementos leves e voláteis são relativamente fáceis de medir. No entanto, avanços recentes na espectrometria de massa de razão de isótopos (ou seja, espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplado de múltiplos coletores) agora permitem a medição de razões de isótopos em elementos estáveis ​​​​mais pesados, como ferro , cobre , zinco , molibdênio , etc.

Aplicativos

As variações nas proporções 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. [1] Dada uma amostra de água de um aquífero , e uma ferramenta suficientemente sensível para medir a variação na razão isotópica de hidrogênio na amostra, é possível inferir a fonte, seja água do oceano ou precipitação que escoa para o aquífero, e até estimar as proporções de cada fonte. [2] Isotopolos estáveis de água também são usados ​​na partição de fontes de água para transpiração de plantas e recarga de águas subterrâneas . [3] [4]

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. [5] Espécies de foraminíferos incorporam oxigênio como carbonato de cálcio em suas conchas. A proporção dos isótopos de oxigênio oxigênio-16 e oxigênio-18incorporado ao carbonato de cálcio varia com a temperatura e a composição isotópica de oxigênio da água. Esse oxigênio permanece "fixo" no carbonato de cálcio quando a forminifera morre, cai no fundo do mar e sua concha passa a fazer parte do sedimento. É possível selecionar espécies padrão de forminíferos a partir de seções através da coluna de sedimentos e, mapeando a variação na razão isotópica de oxigênio, deduzir a temperatura que os forminíferos encontraram durante a vida se as mudanças na composição isotópica de oxigênio da água puderem ser restringidas. [6] As relações de paleotemperatura também permitiram que as razões isotópicas do carbonato de cálcio nas conchas das cracas fossem usadas para inferir o movimento e as áreas de forrageamento das tartarugas marinhas e baleias nas quais algumas cracas crescem. [7]

Em ecologia , as proporções 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 amplas de aves marinhas e para identificar as áreas geográficas onde os indivíduos passam a época de reprodução e não reprodução em aves marinhas [8] e passeriformes. [9] Numerosos estudos ecológicos também usaram análises de isótopos para entender a migração, estrutura da cadeia alimentar, dieta e uso de recursos, [10] como isótopos de hidrogênio para medir quanta energia das árvores ao lado do córrego suporta o crescimento de peixes em habitats aquáticos. [11] A determinação de dietas de animais aquáticos usando isótopos estáveis ​​tem sido particularmente comum, pois as observações diretas são difíceis. [12]Eles também permitem que os pesquisadores meçam como as interações humanas com a vida selvagem, como a pesca, podem alterar as dietas naturais. [13]

Na ciência forense, pesquisas sugerem 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. [14]

Na ciência de alimentos, a análise de razão isotópica estável tem sido usada para determinar a composição da cerveja, [15] molho shoyu [16] e comida de cachorro. [17]

A análise de razão isotópica estável também tem aplicações no controle de doping , para distinguir entre fontes endógenas e exógenas ( sintéticas ) de hormônios . [18] [19]

A medição precisa de razões isotópicas estáveis ​​depende de procedimentos adequados de análise, preparação de amostras e armazenamento. [20]

Os meteoritos condritos são classificados usando as proporções 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 de Murchison .

As utilizações de razões de isótopos estáveis ​​descritas acima referem-se a medições de razões de ocorrência natural. A pesquisa científica também se baseia na medição de razões isotópicas estáveis ​​que foram artificialmente perturbadas pela introdução de material isotopicamente enriquecido 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 proporções 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 conseguir isso.

Veja também

Bibliografia

Referências

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