¿Qué es un espectrómetro de masas por relación de isótopos?
Un espectrómetro de masas de relación de isótopos (IRMS) es un instrumento que mide las proporciones de diferentes isótopos de elementos particulares. Todos los elementos tienen isótopos que difieren entre sí solo en el número de neutrones en el núcleo, dándoles diferentes pesos atómicos. El principio detrás del espectrómetro de masas de la relación de isótopos es diferenciar los isótopos sobre la base de sus diferentes masas y determinar las relaciones entre pares de isótopos. Este dispositivo puede proporcionar información vital sobre la edad y el origen de una muestra de material. El espectrómetro de masas de relación isótopos tiene aplicaciones en muchas áreas, incluida la geología, la biología y la ciencia forense.
El diseño de los espectrómetros de masas de relación isótopos puede variar, pero en general, siguen los mismos principios básicos. Habrá una entrada donde se introduce la muestra, que conduce a una cámara de combustión donde el material se convierte en un gas, posiblemente con algunos medios para separar diferentes gases que pueden producirse. Esta etapa AlPor lo tanto, convierte materiales biológicos complejos en los compuestos simples necesarios para el análisis, como el dióxido de carbono (CO 2 ), el agua (H 2 O) y el nitrógeno (n 2 ). El gas resultante se alimenta a una cámara de ionización donde se ioniza por un haz de electrones. El gas ionizado se enfoca como un haz en un área de separación de masa, donde se usa un electroimán para desviar los iones, de modo que diferentes isótopos se separarán de acuerdo con sus masas.
Después de pasar por el área de separación de masa, los iones alcanzan los coleccionistas que generan señales eléctricas proporcionales al número de iones detectados. Los iones de los isótopos más ligeros se habrán desviado más por el campo magnético que los más pesados, por lo que los coleccionistas se colocarán en consecuencia. Por lo tanto, se pueden calcular las proporciones relativas de diferentes isótopos.
Las muestras deben estar preparadas antes de serG introducido en el espectrómetro de masas de relación isótopos. En el caso de las sustancias biológicas, por ejemplo, las muestras pueden estar en forma de hojas, suelo u otro material no homogéneo. El material sólido generalmente se secará y se moldeará en un polvo fino. Las muestras de líquido se secarán o absorberán en material sólido poroso. Antes de llevar a cabo un análisis de relación de isótopos, la calibración utilizando materiales de relaciones de elementos conocidos e isótopos generalmente se realizará.
Las relaciones generales de isótopos estables de cualquier elemento dado en la Tierra se fijaron en el momento de la formación del planeta. Aunque diferentes isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas, otros factores, como la movilidad y la volatilidad, están influenciados por las masas de los isótopos. Debido a estas diferencias, varios procesos geoquímicos y bioquímicos pueden concentrar o agotar isótopos particulares en relación con sus valores de fondo, un fenómeno conocido como fraccionamiento isotópico. Por ejemplo, resultado de la fotosíntesisS en un agotamiento pequeño pero significativo del carbono isótopo-13 en relación con la atmósfera.
Las diferencias en las proporciones de isótopos de elementos como el carbono, el oxígeno, el nitrógeno y otros pueden proporcionar información importante sobre el origen y la historia de una muestra. Es posible usar un espectrómetro de masas de relación isótopos para determinar si un material es de origen orgánico e incluso, en algunos casos, para identificar el área geográfica donde se originó. Esto puede ser de uso en la ciencia forense. Por ejemplo, las muestras de drogas ilegales se remontan a sus orígenes y las muestras de suelo tomadas de un sospechoso pueden compararse isotópicamente con las de una escena del crimen.
Como la temperatura y la precipitación pueden influir en el fraccionamiento isotópico, la espectrometría de masas de la relación de isótopos puede usarse para investigar el clima de la Tierra en tiempos pasados. Las tasas de absorción y deposición de isótopos de carbono y oxígeno por organismos marinos formadores de conchas varían según el clima. Proporciones de isótopos de fossPor lo tanto, los restos ilisos de estos organismos pueden usarse para obtener información sobre las condiciones climáticas cuando estaban vivos.
En geología, la datación radiométrica es una aplicación importante para el espectrómetro de masas de relación isótopos. Las relaciones de isótopos de ciertos elementos metálicos se pueden usar para determinar la edad de una muestra de roca. Cuando se forma rock, contendrá algunos isótopos radiactivos. Estos se descomponen en otros isótopos, ya sea del mismo elemento o, más comúnmente, en un elemento diferente, a un ritmo conocido. La proporción del isótopo original, o "padre", isótopo al producto de descomposición, o "hija", puede usarse para determinar la edad de la roca.
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