Page 34 - 4497

- кінетичні процеси, в яких швидкість реакції залежить від ізотопного складу вихідних
і кінцевих речовин;
- фізико-хімічні процеси: дифузія, випаровування - конденсація (дистиляція),
плавлення – кристалізація;
- біохімічні процеси.
Якщо з першою причиною коливань ізотопного складу все зрозуміло, то друга певною
мірою суперечить ортодоксальному сприйняттю періодичного закону, згідно первісного
трактування якого всі ізотопи одного елементу, маючи однакову конфігурацію атому
характеризуються тотожністю хімічних властивостей. Однак зараз відомо, що додавання вже
1 нейтрона до молекули може суттєво зменшити швидкість хімічної реакції, і безумовно веде
до зміщення ліній в ряді спектрів. Особливо чітко це (тобто різна поведінка ізотопів у
хімічних реакціях) простежується для ізотопів легких елементів, що цілком зрозуміло, адже
поява 1 нейтрону суттєво змінює масу атому загалом. Яскравим прикладом у цьому
2
1
3
відношенні може слугувати ряд 1H , 1H(D) , 1H(T) .
rd
Згідно з Й. Хефса (Hoefs, J. Stable Isotope Geochemistry. 3 ed. Berlin: Springer - Verlag,
1988 ) існує три загальні правила фракціонування ізотопів:
1. Відчутне фракціонування спостерігається для елементів з А40 (тобто до кальцію) і,
вірогідно, для селену (фракціонування ізотопів 76 Se і 82 Se має бути подібним із
спостереженим для ізотопів сірки).
2. У елементів, які утворюють тверді, рідкі та газоподібні сполуки, важкі ізотопи
зазвичай накопичуються в твердій фазі, а також у молекулах, де елементи перебувають в
найбільш окисленому стані.
3. У більшості біологічних систем легкі ізотопи звичайно накопичуються в продуктах
реакції, наприклад фотосинтезу.
Для того щоб елемент використовували в ізотопній геохімії, він має задовольняти
наступним вимогам:
(1) мала атомна маса;
(2) відмінність мас між ізотопами відносно велика (бажано понад 5 %);
(3) формує ковалентні зв’язки;
(4) існує в більш ніж одній валентності, яка відповідає ступеню окиснення (C, N і S),
або входить до складу великої кількості різноманітних сполук (O), або є важливою
складовою частиною поширених природних твердих тіл та розчинів.
(5) поширеність рідкісного ізотопу є достатньо високою (бажано не менш як 0,1 %) –
для полегшення вивчення.
Цікаві для геохімії радіоактивних ізотопів елементи (Sr, Nd, Hf, Os, Pb), як правило:
 мають велику масу;
 формують переважно іонні зв’язки;
 існують лише в одній валентності, яка відповідає ступеню окиснення;
 відмінність мас ізотопів складає лише частки відсотка.
Таким чином, фракціонування ізотопів цих елементів дуже незначне і може
ігноруватися.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1 Який хімічний склад атмосфери?
2 Який хімічний склад гідросфери?
3 Вплив хімічних елементів на біосферу?
4 Які фактори впливають на формування підземної атмосфери?
33