Кинетическое фракционирование

Кинетическое фракционирование — это процесс изотопного фракционирования , который отделяет стабильные изотопы друг от друга по их массе в ходе однонаправленных процессов. Биологические процессы, как правило, однонаправлены и являются очень хорошими примерами «кинетических» изотопных реакций. Все организмы предпочитают использовать более легкие изотопы, поскольку «затраты энергии» ниже, что приводит к значительному фракционированию между субстратом (более тяжелым) и биологически опосредованным продуктом (более легким). Например, фотосинтез преимущественно использует легкий изотоп углерода. ¹²C при ассимиляции атмосферного CO ₂ . Это кинетическое фракционирование изотопов объясняет, почему растительный материал (и, следовательно, ископаемое топливо, получаемое из растений) обычно истощается. ¹³C на 25 промилле (2,5%) по сравнению с большей частью неорганического углерода на Земле. ^[1]

Естественный пример небиологического кинетического фракционирования происходит во время испарения морской воды с образованием облаков в условиях, в которых некоторая часть переноса является однонаправленной, например, испарение в очень сухой воздух. При этом более легкие молекулы воды (т. е. те, у которых ¹⁶O ) испаряются несколько легче, чем более тяжелые молекулы воды с ¹⁸О ; эта разница будет больше, чем она была бы, если бы испарение происходило в равновесных условиях (при двунаправленном транспорте).

Во время этого процесса изотопы кислорода фракционируются : облака обогащаются ¹⁶О, и морская вода обогащается ¹⁸О. В то время как равновесное фракционирование делает пар обедненным примерно на 10 промилле (1%) ¹⁸По сравнению с жидкой водой кинетическое фракционирование усиливает это фракционирование и часто приводит к обеднению пара примерно на 15 промилле (1,5%). Конденсация происходит почти исключительно за счет равновесных процессов, поэтому она обогащает облачные капли несколько меньше, чем испарение обедняет пар. Это частично объясняет причину, по которой дождевая вода изотопно легче морской.

Тяжелый изотоп водорода в воде, дейтерий ( ²H), гораздо менее чувствителен к кинетическому фракционированию, чем изотопы кислорода, по сравнению с очень большим равновесным фракционированием дейтерия. Поэтому кинетическое фракционирование не истощает ²H почти столько же, в относительном смысле, сколько ¹⁸О. Это приводит к избытку дейтерия в парах и осадках по сравнению с морской водой. Величина этого «избытка дейтерия», как его называют, составляет около +10 промилле (1%) в большинстве метеорных вод, и его ненулевое значение является прямым проявлением кинетического фракционирования изотопов.

Обобщенная трактовка кинетических изотопных эффектов осуществляется с помощью уравнений GEBIK и GEBIF, описывающих переходные кинетические изотопные эффекты . ^[2]

Другие виды фракционирования

См. также

Ссылки

^ Кэрол Кендалл (2004). «Основы геохимии стабильных изотопов» . Геологическая служба США . Проверено 10 апреля 2014 г.
^ Мэгги Ф. и У.Дж. Райли, (2010), Математическая обработка изотопологического и изотопомерного образования и фракционирования в биохимической кинетике, Geochim. Космохим. Акта, два : 10.1016/j.gca.2009.12.021

Эта изотопам, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта о геохимии статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Кэрол Кендалл (2004). «Основы геохимии стабильных изотопов» . Геологическая служба США . Проверено 10 апреля 2014 г.

[2] Мэгги Ф. и У.Дж. Райли, (2010), Математическая обработка изотопологического и изотопомерного образования и фракционирования в биохимической кинетике, Geochim. Космохим. Акта, два : 10.1016/j.gca.2009.12.021

[1]

[2]