41^1H →4^2He + 2e+ + 2ve + 2gamma + E=26,7MeV Izotop-nuklid o tej samej liczbie AT, innej masowej 16O,17O,18O; Izobar-nuklid o tej samej liczbie mas, innej atom 3/1H,3/2H; Izoton-nuklid o tej samej liczbie neutra, roznej atom i mas 14/6C, 15/7N; Nukleosynteza-geneza procesow powstawania i różnorodności ciezszych pierw; Wszechswiat-synteza po 5 min od wybuchu, era hadronowa-silne oddzial, temp i gestosc maleja, era leptonowa-slabe oddzial, powstaja czastki elem i jadra atom; Frakcjonowanie-zroznicowanie zawartości izotopowej w danym procesie. Mechanizmy krystal: efekty reakcji chemicznych(efekt kin, wymiana izotopow), reakcje przed i po osiągnięciu stanu równowagi (przed-nieodwracalne, jednokierunkowe, dlugotrwale, kinetyczne, dla lżejszych szybkość wieksza, na koncu nie ma frakcjonowania; po-wymiana izotopowa pomiedzy dwoma związkami zawierającymi rozne izotopy tego samego pierw; stala równowagi reakcji gdy K>1 jest ciezszy izotop, duze temp frakcjonowanie nie zachodzi),fizyczne (parowanie-kondensacja i procesy destylacji, krystalizacja(ciezkie izotopy), dyfuzja (lżejsze izotopy); Frakcjonowaniu sprzyja:mala l. Atom pierwiastka, zdolność tworzenia lotnych związków, wystepowanie kilku st utlenienia, udzial w procesach katalicznych, niskie temp procesow; Wykorzystanie procesow rozfrakcj:by uzyskac koncentraty jakiegos izotopu,np.:produkcja ciezkiej wody, wzbogacanie uranu235 i 238, do badania przebiegu reakcji biochemicznych; Elementy spektrometru mas: komora jonizacji, elektrody (ogniskujaca i kolimujaca), elektro magnes, kolektor; Stosunki izotopowe: sposób bezwzględny (R=izotop rzadszy/czestrzy), względny(R=ciezszy/lżejszego), sigma probki=Rprobki-Rwzorca/Rwzorca*1000(promile); sigma=0 probka ma dokladnie taki sam sklad izot jak wzorzec, sig=2,5 probka 2,5 razy lzejsza niż wzorzec (wzbog w izotop ciezszy), sig=-1,5 wzbog w izotop lekki; WZORCE: warunki:jednorodny sklad izotopowy, doskonale homogeniczna substancja, sklad musi być stabilny, dostępny w duzych ilościach, latwy w przygotowaniu i pomiarach, sklad izotop po srodku zróżnicowanego składu probki; węgiel PDB (stosunek izotopowy, kalcyt,zmienione Rosta belemnitow zebrane w kredowej formacji PD w pd Karolinie, niemal zuzyty, b drogi, II rzedu NBS 20 (zmielony wapien z Niemiec,standard sztokholmski syntetyczny BaCO3, NBS22 dla weglowodorow), tlen: SMOW (separowana probka wody oceanicznej), PDB(paleotemp), SLAP (woda z lodowców Antarktydy), wodór SMOW,SLAP, siarka CDT (siarka meteorytowa-z Kamionu Diablo,FeS wyreparowane z żelazowego meteorytu, II rzedu-sfaleryt i baryt stracony z wody morskiej); Wspolczynnik frakcj:L=R/Ro (przed parowaniem/po parowaniu); Obieg wegla- biosfera:biogeochemiczny (fotosynteza, oddychanie, gnicie), litosfera:geochemiczny (wytracanie węglanów, rozpuszczanie CO2, kras); Okreslanie składu izotopowego: spektrometry gazowem, TIMS(ciala stale), MC-ICP-MS (wzbudzone do plazmy), mikrosonda jonowa (badania geochronologiczne); Gazowe spektrometry mas: wysoka proznia, wpuszczany zjonizowany gaz, czasteczki syaja się energetycznie naladowane, wiazka wpada w pole mag-rozdzielenie na grupy jonow, pomiar w kubkach Foraday'a-mierzone natężenie jonowe pradu, otrzymywany wykres z pikami;
PREPARATYKA CHEMICZNA:wodór:próbkę podgrzewamy, wydzielenie wody i pare się przepuszcza nad metalicznym uranem podgrzanym do 700C, tlen w H2O: H216O + 1C18O2 → H218O + 1/2C16O2 wymiana izotopowa miedzy H2O a wprowadzonym CO2 tlen w min tlenkowych i krzemowych: SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 trudna preparatyka, trudno wydzielic O z min krzem bo silne wiazanie, rozkladanie HF, powstaje SiF4 I O2, O2 się przepuszcza nad rozgrzanym pretem grafitowym i uzyskuje CO2, stosuje się tez BrF5, tlen w min siarczanowych: BaSO4 + 2C (grafit) → BaS + CO + CO2przeprowadza się do BaSO4, reakcja z grafitem w wysokiej T, powstaje CO2 i CO, w prozni luk elektryczny i tam C się wydziela, siarka w siarczkach:siarczki utl Cu2O, powstaje SO2 i bierzemy do analizy lub utl do barytu w roztworze wody krolewskiej, siarka w siarczanach:siarczany i siarczki rozdziela się przed analiza, metoda Winogradowa-redukcja siarczanu do siarczku Ba, utl się Cu2O lub BaSO4 reaguje z metafosforanem Na, wydziel asie SO3 i poprzez reakcje z Cu redukuje się do SO2; Metody termometrii izotopowej: badanie inkluzji fluidalnej, wykorzystanie termometrow geologicznych, termometria izotopowa(określenia temperatury w oparciu o skład izotopowy); Założenia termometrii izotopowej: rownowaga w reakcji wymiany izotopowej, zachowany sklad izotopowy od ustanowienia stanu rownowagii, precyzyjne okreslenie zależności temp od skl izotopowego, pewność powstania w tej samej temp dwoch min, jest niezalezna od cisnienia, układ musi być zamkniety od czasu zajscia reakcji; Paleotemp oceanow-izotopy tlenu w weglanie wapnia, im wyzsza temp tym lżejszy izotop O w weglanie; Konkordia-sprawdzamy czy temp wznaczone sa realistyczne,min ułożone na jednej linii na wykresie konkordancji; Sklad izotopowy wody-kondensacja, parowanie, frakcjonowanie regula Rayley'a R/Ro=f^(1-\alfa), proces prowadzi do wzbogacenia pary wodnej w lekkie izotopy a wody w ciezsze (O,H), wzorcem jest woda morska, i wyzsza T tym szybszy proces i nizsze frakcj, sklad zalezy od: T, wysokości npm,odl jaka przebyly chmury; Izotopy tleny-16/6O,17,18,metoda skomplikowana:O-Si-O, O-Si-Mg, O-Si-Al.,wg malejącej wartości 18O(kwarc, skalenie, muskowit, granat, piroksen, amfi, oliwin, magnetyt) ,zróżnicowanie 18O w skalach; Sklad izoto wegla i tlenu w weglanach: 3CaCO3 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 3CO2 + 3H2O Efekt Dolego-wynik oddziaływania dwoch przeciwstawnych procesow(fotosyntezy i oddychania); Izotopy wegla-12/6,13/6, Najwazniejsze procesy frakcj iz wegla-forosynteza-kinetyczne, rozne odmiany,I etap(cykl Kelvina,C3,pod wpływem swiatl słonecznego), IIetap(słonorośla i trawy tropikalne, fotosy w nocy), IIIetap(CAM,pustynie), związki zredukowane maja generalnie lekki sklad izotop(CO3 (2-), wzbogacony w 13C, sklad zalezy od T), meteoryty (nie zawieraja duzo C z wyjątkiem węglistych, maja rozmaite związki utl i zredukowane) Wystepowanie C: karbonatyty-przy b wysokim cisnieniu, diament-krystalizuje gleboko w plaszczu przy wysokich T i P, wegiel skorupowy, może wykazywac zmiany izotropowe w T ok. 1000C, grafit-w mniej ekstremalnych warunkach, klasyczne skaly magmowe-duzo C, trudno wydzielic, gazy wulkaniczne-degazacja utworow magmowych, CO2 i CH4, gazy atmosf-CH4 i CO2, duze wahania CO2, woda morska, wody słodkie-lzejsze izotropowo bo wyższe pH;
Izotopy siarki-zrodlem jest jon SO2 (2-) z wody morskiej, związki majace S rozkładają się do H2S, ulegaja utl przechodząc w siarczan lub reaguja z metalami wydzielając siarczki; 4 izotopy 32/16,33,34,36; główny wzorzec-toleitowy (siarczek żelaza); Mechanizmy frakc siarki: efekt kin-prowadzi do b duzego rozfrakcj S w trakcie redukcji siarczanow przez bakterie; wymiana izotopowa-z roztworami hydrotermalnymi; Wystepowanie S:meteoryty-homogeniczna izotropowo, skaly magmowe o srod plaszcza-malo siarczkow, masywne zloza(pirotyn,chalkopiryt), siarczki hydroterm-izotopy od b lekkich do b ciezkich, oprocz siarczkow mogą być tez siarczany, ekshalacja wulkaniczna-H2S, SO2, często tworzy się S rodzima z utl H2S, siarczki osadowe-izotropowo lżejsze od wulkanicznych, redukcja siarczanow, siarczany ewaporatow, woda morska, siarki w weglu i bituminach; Podział siarczków: likwacyjne (sam poczatek dyferencjacji magmy, pirotyn,delta34S kolo 0), typu Kuroko (wulkanizm podmorski, hydrometr, piryt,galena), czarne łupki (bakteryjna redukcja BRS,b lekkie), strefy ryftu (smokersy, kontakt z wodą morską w wyniku jej infiltracji. ługowane tworza zloza); Złoża siarczkowe(typy genetyczne): sigma zblizone do 0-procesy wgłębne, waryscyjskie zloza S w Sudetach, zloza hydroterm-sklad izotopowy przesuniety w kierunku S lżejszej, bardzo lekkie izotopowo-zloza powstale w wyniku bakteryjnej redukcji siarczanow, srod hioergeiczne, b silne rozfrakcj, zloza pośrednie-procesy nakładają się na siebie; Powstanie S: syngenetyczna - przeróbka siarczków zachodziła w trakcie sedymentacji utworów na dnie zbiornika morskiego. Bakterie wykorzystywały energię ze związków organicznych znoszonych do zbiornika.Natomiast nie zauważa się podwyższonego składu iz. S w siarczanach otaczających złoże(gipsy powinny być ciężkie, gdyby było syngenetyczne); epigenetyczna - Przejście siarczanów w siarkę rodzimą miało nastąpić dopiero poskonsolidowaniu gipsów. Powstawanie ewapor:krystalizacja siarczanow z roztworow w środowiskach solnych jezior i morz, gips izotopowo ciezszy od solanki wyjściowej, sklad może być inny niż na początku (dostarczenie siarczanu z rzek); Machów-kopalnia odkrywkowa, obecnie rekultywowana, eksploatacja metoda otworowa, sklad izotopowy gipsow (staly sklad char dla wytraconego z wody morskiej), lokalnie procesy uwodnienia gipsow i anhydrytów; redukcja bakteryjna siarczanow:SO4 (2-)+CH4=HS(-)+HCO3(-)+H2O, SO4(2-)=APS=SO3(2-)=H2S; utlenianie H2S:syngenetyczne (H z H2O utlenia H2S-siarka opada,H2S+1/2O2=S+H2O), epigenetyczne (H2S utleniony nie zredukowany jonem SO4 2-, 4H2S+SO4(2-)=5S+4H2O), utlenianie tlenem (infiltracja natlenionych wod meteorycznych), bakteryjne utlenianie H2S (utl z wykorzystaniem CO2, 2H2S+CO2=2S+ (CH2O)+H2O); Izotopy azotu: 14/7N i 15/7; uzywa się sigma15N, wzorcem jest atmosf azot; Izotop chloru:35/17Cl l 37/17; uzywa się 37, wzorcem jest Cl z wody morskiej, do genezy ewaporatow; Izotop selenu-74/34Se, 76,77,78, 80,82, stosuje się 80 lub 82, wzorzec-CDT; Izotop litu:6/3Li, 7, wzorzec-chemicznie spreparowany Li2CO3 ze świeżych spodumenow z pegmatytow; Izotop magnezu:24/12Mg, 25,26, wzorzec-standard w oparciu o met Mg wyst w HNO3; Izotop wapnia-40/20,42,43,44,46,48,stosuje się 44; Izotop chromu:50/24,52,53,54,uzywa się 53, wzorzec-syntetyczny produkt Cr(NO3)3*9H2O; izotop żelaza-54/26Fe, 56,57,58; Izotop miedzi-63/29Cu,65, wzorzec-odpowiednio przygotowana miedz metaliczna; izotop cynku-64/30,66,67,68;