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Articulo de referencia

Abundancia natural

Abundancia relativa de elementos en la corteza superior de la Tierra. En física , la abundancia natural (AN) se refiere a la abundancia de isótopos de un elemento químico tal co...

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Abundancia relativa de elementos en la corteza superior de la Tierra.

En física , la abundancia natural (AN) se refiere a la abundancia de isótopos de un elemento químico tal como se encuentran naturalmente en un planeta . La masa atómica relativa (un promedio ponderado, ponderado por las cifras de abundancia de fracción molar ) de estos isótopos es el peso atómico que figura para el elemento en la tabla periódica . La abundancia de un isótopo varía de un planeta a otro, e incluso de un lugar a otro en la Tierra, pero permanece relativamente constante en el tiempo (a corto plazo).

Como ejemplo, el uranio tiene tres isótopos naturales : 238 U, 235 U y 234 U. Sus respectivas abundancias molares naturales son 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% y 0,0050–0,0059%. [ 1 ] Por ejemplo, si se analizaran 100 000 átomos de uranio, se esperaría encontrar aproximadamente 99 274 átomos de 238 U, aproximadamente 720 átomos de 235 U y muy pocos (probablemente 5 o 6) átomos de 234 U. Esto se debe a que el 238U es mucho más estable que el 235U o el 234U , como revela la vida media de cada isótopo: 4.468 millones de años para el 238U en comparación con 7,038  ×  10⁸ años para el 235U y 245.500 años para el 234U .

Precisamente porque los distintos isótopos de uranio tienen vidas medias diferentes, cuando la Tierra era más joven, la composición isotópica del uranio era diferente. Por ejemplo, hace 1700 millones de años, la abundancia natural del 235U era del 3,1%, en comparación con el 0,7% actual, lo que permitió la formación de un reactor de fisión nuclear natural , algo que no puede ocurrir hoy en día.

Sin embargo, la abundancia natural de un isótopo determinado también se ve afectada por la probabilidad de su creación en la nucleosíntesis (como en el caso del samario ; el 147Sm y el 148Sm radiactivos son mucho más abundantes que el 144Sm estable ) y por la producción de un isótopo determinado como producto de la desintegración de isótopos radiactivos naturales (como en el caso de los isótopos radiogénicos del plomo ).

Desviaciones de la abundancia natural

Gracias al estudio del Sol y de meteoritos primitivos, ahora se sabe que el Sistema Solar era inicialmente casi homogéneo en su composición isotópica. Las desviaciones del promedio galáctico (en evolución), muestreadas localmente alrededor del momento en que comenzó la fusión nuclear del Sol, generalmente se explican por el fraccionamiento de masa (véase el artículo sobre fraccionamiento independiente de la masa ) más un número limitado de procesos de desintegración y transmutación nuclear. [ 2 ] También hay evidencia de la inyección de isótopos de corta vida (ahora extintos) provenientes de una explosión de supernova cercana que pudo haber desencadenado el colapso de la nebulosa solar. [ 3 ] Por lo tanto, las desviaciones de la abundancia natural en la Tierra a menudo se miden en partes por mil ( por mil o ‰) porque son inferiores al uno por ciento (%).

Una excepción a esto la constituyen los granos presolares hallados en meteoritos primitivos. Estos pequeños granos se condensaron en los flujos de salida de estrellas evolucionadas ("moribundas") y escaparon a los procesos de mezcla y homogeneización en el medio interestelar y el disco de acreción solar (también conocido como nebulosa solar o disco protoplanetario). [ 4 ] Como condensados ​​estelares ("polvo estelar"), estos granos portan las firmas isotópicas de procesos específicos de nucleosíntesis en los que se formaron sus elementos. [ 5 ] En estos materiales, las desviaciones de la "abundancia natural" a veces se miden en factores de 100. [ 4 ]

Abundancia isotópica natural de algunos elementos

La siguiente tabla muestra la distribución de isótopos terrestres para algunos elementos. Algunos elementos, como el fósforo y el flúor , solo existen como un único isótopo, con una abundancia natural del 100 %.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Isótopos de uranio" . GlobalSecurity.org . Consultado el 14 de marzo de 2012 .
  2. ↑ Clayton, Robert N. (1978). "Anomalías isotópicas en el sistema solar primitivo". Annual Review of Nuclear and Particle Science . 28 : 501–522 . Bibcode : 1978ARNPS..28..501C . doi : 10.1146/annurev.ns.28.120178.002441 .
  3. ↑ Zinner, Ernst (2003). " Una visión isotópica del sistema solar primitivo" . Science . 300 (5617): 265– 267. doi : 10.1126/science.1080300 . PMID 12690180. S2CID 118638578 .  
  4. 1 2 Anders, Edward; Zinner, Ernst (1993). "Granos interestelares en meteoritos primitivos: diamante, carburo de silicio y grafito" . Meteoritics . 28 (4): 490– 514. Bibcode : 1993Metic..28..490A . doi : 10.1111/j.1945-5100.1993.tb00274.x .
  5. ↑ Zinner, Ernst (1998). "Nucleosíntesis estelar y composición isotópica de granos presolares de meteoritos primitivos". Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 26 : 147–188 . Bibcode : 1998AREPS..26..147Z . doi : 10.1146/annurev.earth.26.1.147 .
  6. ↑ Lide, DR, ed. (2002). CRC Handbook of Chemistry and Physics (83.ª ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN  0-8493-0483-0.
  • Tabla interactiva del Proyecto de Isótopos de Berkeley (archivada en 2015)
  • Masas exactas de los elementos y abundancias isotópicas , Servicios de instrumentación científica
  • Herramientas para calcular la distribución isotópica de baja y alta precisión (archivado en 2011)