İçeriğe atla

Kararlı izotop oranı

Kararlı izotop oranı kavramı durağan nükloid kavramına yakın bir anlama sahiptir. Durağan izotoplar; buharlaşma ve yoğunlaşma gibi fiziko-kimyasal proseslerle konsantrasyonları değişmesine rağmen zaman içinde değişmeyen izotoplardır.[1] Yani duraylı (kararlı) izotoplar, radyoaktif bozulma göstermeyen izotoplardır. Fakat çoğul durağan izotop kavramı, genellikle belirli bir element üzerindeki nükleoidler üzerinde konuşulurken kullanılır. Bundan dolayı durağan izotoplar dediğimiz zaman üzerinde konuştuğumuz belirli elementin izotoplarından bahsediyor oluruz. Kısacası aynı elementin izotopları kastedilir. Birbiri ile bağıntılı bollukta olan buna benzer durağan izotoplar deneysel olarak “izotop analizi” yönetmi ile bulunabilmektedir. Bulunan bir izotop oranının bir deney aracı olarak kullanılması mümkündür. Teorik olarak, bu tarz durağan izotoplar “radyometrik tarihleme yöntemi” denilen yöntemde kullanılan ve bir radyoaktif bozulmanın ürünleri olan radyojenezik durumları içerebilirler. Ancak, kullanım olarak “durağan izotop oranı” dediğimizde genellikle kastedilen doğada kimin izotop fraksiyonlanmasının bolluğundan birbirine bağıl olarak etkilenip etkilenmediğini söylemektir.

Durağan izotop oranları

(İzotop analizi) Doğal olarak, kendiliğinden oluşan durağan izotopların ölçülmesi izotop jeokimyasında önemli bir rol oynar. Fakat durağan izotopların (çoğunlukla karbon, nitrojen ve oksijen) ekolojik ve biyolojik çalışma alanlarında pek çok işlevi ve görevi vardır. Diğer çalışanlar oksijen izotop oranını kullanarak tarihi olaylardaki sıcaklık değerlerini ve hava şartlarını yeniden oluşturmak için kullanmışlardır. Bu nedenle durağan izotop oranları, paleoklimatoloji için çok önemli bir yere sahiptir.

Sıklıkla analiz edilen ve araştırılan durağan izotop atomları oksijen, karbon, nitrojen, hidrojen ve sülfürü içerir. Birden daha çok ilkel izotopa sahip hafif elementler için izotop sistemleri uzun yıllardır doğa sistemlerinde izotop fraksiyonlanmasının süreçlerini anlayabilmek için çalışılmakta ve araştırılmaktadır. Bu elementlerin çalışılmasının uzun hikâyesi bu elementlerin hafif ve uçucu olmalarından kaynaklı olmalarından ötürü diğerlerine oranla kolay ölçülebilir olmalarıdır, yani bu elementleri tercih etmemizdeki önemli kısım özellikleri ve oranlarıdır. Fakat, izotop oran/kütle spektrometresi (örneğin: çok-toplayıcılı indüktör çift plazma kütlesi spektrometresi) bizi bugünkü durumumuzda demir, bakır, çinko, molibden gibi ağır durağan elementlerin izotop oranlarını ölçmemize olanak sağlıyor.

Uygulamaları

Oksijen ve hidrojen izotopları için varyasyonlar hidrolojide pek çok uygulamaya sahiptir, bunun nedeni ise çoğu örnekler okyanus suyu ve kutup karları olarak iki ekstrem koşul arasındadır. Bir akiferden alınan suyun örneği, örnekteki hidrojen atomundaki durağan izotopların ölçülmesi için yeterli derecede duyarlı bir ölçüttür. Yani aldığımız örnekten, yani kaynaktan anlam çıkarmamız mümkündür, okyanus suyu akiferden sızdığını düşünelim veya akiferin üzerinde okyanus suyunun çöktüğünü, üstelik iki kaynaktan da oranları tahmin etmemiz mümkündür.

Paleoklimatolojinin için bir başka kullanımı ise paleosıcaklık için ölçümlerdir. Örneğin, sıcaklıkla birlikte biyolojik sistemlerde oksijenin izotopik fraksiyonlanmasının varyasyonları kaynaklı bir teknik mevcuttur. Foraminifer türleri oksijeni kabuklarında kalsiyum karbonat olarak birleştirirler. Oksijen-16 ve oksijen-18 oksijen izotoplarının oranları ile kalsiyum karbonat değerleri birbirlerine katılırlar, çeşitlenmeleri ise sıcaklık ve suyun oksijen izotopik bileşimine bağlıdır. Ve bu oksijen foraminifer öldüğü zaman kalsiyum karbonat içerisinde değişmeden kalacaktır, öldüğünde ve denizinin tabanına indiğinde, kabuğu tortunun bir parçasına dönüşecektir. Bu tortu tabakasından standart bir foraminifer türünü, foraminifer tortu tabakasından oksijen izotopik oranına göre sınıflandırarak seçebilmemiz ve anlayabilmemiz mümkündür. Ayrıca izotopik oksijen tayinine göre foraminiferin yaşadığı dönem boyunca sudaki sıcaklık değişimlerini anlayabiliriz.

Araştırmalar gösteriyor ki adli bilimlerde, çeşitli uyuşturuculardan elde edilen belirli izotop oranları, bu uyuşturucuların yapımındaki bitkilerin (kokain, kenevir) kaynağını, nereden geldiğini ve nerede yetiştiğini saptamamızda yardımcı olur.

Ayrıca doping kontrolü için belirli uygulamalara sahiptir, ekzojene ve egzojene (yapay) kaynaklı hormonları birbirinden ayrımak için kullanılır.

Kondrit meteorları oksijen izotop oranları kullanılarak gruplandırılır. Ek olarak, karbon-13'ün nadir özelliğinin onaylıyor olduğu üzere, yeryüzünün dışından gelen organik bileşikler karbonlu kondritlerde bulunmuştur. Örneğin Murchison meteoru.

Denizel oksijen izotop analizi ve paleoklimatoloji

Küresel iklim değişikliklerinin 5 milyon yıllık tarihi

1950'lerde ortaya çıkan “denizel oksijen izotop analizi”, bize okyanus ve atmosfer arasındaki etkileşimin en güzel örneklerinden birini sunmaktadırlar. Buharlaşma esnasında %10 daha ağır olan durağan(kararlı) Oksijen-18, Oksijen-16 izotopundan daha zor serbest kalır, dolayısıyla buharlaşma sırasında Oksijen-16 izotopu - Oksijen-18'e göre suyu daha hızlı (ve daha fazla) terk eder, bu da sudaki Oksijen-18/Oksijen-16 oranını arttırır. Foraminiferler gibi denizel mikroorganizmalar ise kendi mikro kabuklarını oluştururken, etraflarındaki deniz suyunda bulunan oksijeni bünyelerine alırlar. Dolayısıyla bu mikroorganizmaların kabuklarındaki Oksijen-18/Oksijen-16 oranı oluştukları deniz suyunun Oksijen-18/Oksijen-16 oranı hakkında bilgi verir. Eğer bir yerde buharlaşma fazlaysa, daha hafif olan Oksijen-16 izotopu daha çok buharlaşacaktır böylelikle denizlerdeki ve de foraminifer kabuklarındaki Oksijen-18/Oksijen-16 oranları yükselecektir. Böylelikle yıllar sonra bu mikrokabuk fosilleri kullanılarak, bu organizmaların yaşadığı dönemin iklimsel özellikleri konusunda bilgi sahibi olunabilmektedir.

Buzul karotları ve paleoklimatoloji

GISP2(Greenland Ice Sheet Project 2) 1855 metre buz katmanı tabakaları.

Buzullar yağan karın kristtalleşmesi ile oluşur. Yağan karda ise Oksijen-18/Oksijen-16 oranı denizdekine göre çok daha düşüktür. Çünkü Oksijen-16 daha hafif bir izotop olduğundan daha kolay buharlaşabilmektedir. Oksijen-18 izotopları çoğunlukla denizlerde kaldığı için karı oluşturacak su buharında Oksijen-18/Oksijen-16 oranı iyice düşük olacaktır. “Sıcak kar” (soğuk) ve “soğuk kar” (daha soğuk kar) diye bir durum ayırımı vardır. Sıcak kar; donma noktasına yakın sıcaklıklarda oluşup yağarken, soğuk kar denen pudramsı kar, çok daha düşük sıcaklıklarda oluşup yağmaktadır. Oksijen-16 izotopları, nasıl hafif olduğundan daha kolay buharlaşıyorsa, bu sefer de Oksijen-18 atomları daha ağır olduklarından daha kolay düşer; yani yağışa dönüşür. İşte bu sıcak ve soğuk karlar oluşurken önce yağmur olup yağan su buharında, Oksijen-18'ler önce davranıp yağmur olarak Oksijen-16'lardan daha hızlı geri dönerler. Yerde kristallenerek buzulu oluşturacak olan kar yağışı ise Oksijen-16'ca daha da zengin bir muhteviyata sahip olur. Kar daha düşük sıcaklıklarda oluştukça daha çok Oksijen-18 kaybı olacaktır. Dolayısıyla geçmişte daha soğuk olan dönemlerde, buzulun yapısında daha sıcak geçen dönemlere göre daha da az Oksijen-18 içeren bir katman olmaktadır. Bunların indeksleri bilim insanları tarafından hesaplanarak yeryüzünün geçmiş sıcaklıkları ve iklimi hakkında bilgiler elde edilebilmektedir.[2]

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ (Altınkale) Demer, Selma. "İzotoplar ve Hidrojeolojide Kullanım Alanları". SDUGEO e-dergi. 
  2. ^ "İzotoplar Ve Paleoenvironment (Geçmiş Çevre)". 21 Aralık 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Aralık 2016. 

Konuyla ilgili yayınlar

  • Allègre C. J., 2008. Isotope Geology (Cambridge University Press).
  • Faure G., Mensing T.M. (2004), Isotopes: Principles and Applications (John Wiley & Sons).
  • Hoefs J., 2004. Stable Isotope Geochemistry (Springer Verlag).
  • Sharp Z., 2006. Principles of Stable Isotope Geochemistry (Prentice Hall).

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Oksijen</span> sembolü O ve atom numarası 8 olan kimyasal element

Oksijen atom numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal elementtir. Oksijen ismi Yunanca ὀξύς (oxis - "asit", tam anlamıyla "keskin", asitlerin acı tadı kastedilir) ve -γενής (-genēs) ("üretici", tam anlamıyla "sebep olan şey") köklerinden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda tüm asitlerin oksijen içerikli olduğu sanılırdı. Standart şartlar altında, elementin iki atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz, tatsız, diatomik yapıdaki, O2 formülüne sahip dioksijen gazını oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Kalsit</span>

Kalsit, kimyasal formülü CaCO3 olan kristalleşmiş kalsiyum karbonat. Saydam, beyaz, sarı, rustik yeşil ve mavimsi renkte olabilir. Sertliği 3, özgül ağırlığı 2.71'dir. Soğuk ve seyreltik hidroklorik asitte (tuz ruhu) şiddetli bir köpürme ile ayrışır. Çakı ile çizilir. CO2'li sularda çözünerek Ca(HCO3)2 yapar.

<span class="mw-page-title-main">Su</span> H2O formülüne sahip kimyasal bileşik, yaşam kaynağı

Su, Dünya üzerinde bol miktarda bulunan ve tüm canlıların yaşaması için vazgeçilmez olan, kokusuz ve tatsız bir kimyasal bileşiktir. Sıklıkla renksiz olarak tanımlanmasına rağmen kızıl dalga boylarında ışığı hafifçe emmesi nedeniyle mavi bir renge sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">İzotop</span> Aynı elemente ait farklı atomlara verilen isim

İzotoplar, periyodik tabloda aynı atom numarasına ve konuma sahip olan ve farklı nötron sayıları nedeniyle nükleon sayıları bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla atom türüdür. Belirli bir elementin tüm izotopları neredeyse aynı kimyasal özelliklere sahipken, farklı atomik kütlelere ve fiziksel özelliklere sahiptirler. İzotop terimi, "aynı yer" anlamına gelen Yunan kökenli isos ve topos 'den oluşur; isimin anlamı ise, tek bir elementin farklı izotoplarının periyodik tabloda aynı pozisyonda yer alması anlamına gelir. Margaret Todd tarafından 1913 yılında Frederick Soddy'ye öneri olarak sunulmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Sodyum</span> atom numarası 11 olan kimyasal element

Sodyum, periyodik cetvelde Na simgesi ile gösterilen ve atom numarası 11 olan element. Sodyum yumuşak ve kaygan bir metal olup alkali metaller grubuna aittir. Doğal bileşiklerin içinde bol miktarda bulunur. Yüksek oranda reaktiftir, sarı bir alevle yanar, su ile şiddetli reaksiyon verir ve havada hızla oksitlenir. Dolayısıyla, vazelin, gazyağı gibi hava ve su ile temasını kesecek bir ortamda saklanması gerekir.

<span class="mw-page-title-main">Kalsiyum</span> kimyasal element

Kalsiyum, toprak alkalileri grubundan metalik bir element. Sembolü "Ca"dır. İsmi Latincede “kireç” anlamına gelen “calx” sözcüğünden gelmektedir. İlk defa 1808'de Humphry Davy tarafından kalsiyum hidroksitten elektroliz yoluyla elde edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Molekül kütlesi</span>

Bir kimyasal bileşiğin molekül kütlesi, bu bileşiğin bir molekülünün birleşik atom kütle birimi u cinsinden kütlesidir. Bağıl bir değer olduğundan bir maddenin molekül kütlesine yaygın olarak bağıl moleküler kütle denir ve Mr. diye de kısaltılır.

<span class="mw-page-title-main">Kaynak (coğrafya)</span> su kaynağı

Kaynak veya pınar, mağara ve yeraltı dehlizlerinde biriken suların hidrostatik basınç altında yüzeye çıktıkları alanlardır. Farklı bölgelerde göze, bulak, eşme veya memba olarak da bilinir. Topoğrafya yüzeyinin, yeraltı su yatağını kestiği nokta veya çizgi boyunca oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Delikliler</span>

Delikliler (Foraminifera), protistler (Protista) âleminin ameboid harekete sahip canlılar içeren bir şubesidir.

<span class="mw-page-title-main">Traverten</span> bir çeşit kireç taşı

Travertenler, kalsiyum karbonat (CaCO3) bileşimindeki kimyasal tortul kayaçlardır. Yer altı sularının içlerindeki kalsiyum karbonatın belirli koşullar altında çökmesi sonucu meydana gelirler. Bu çökelme zamanla yumuşak hatları olan travertenleri oluşturur. Çökelmede rol oynayan koşullar; buharlaşma, suyun içerdiği karbondioksit (CO2) miktarının azalması, suyun üzerindeki basıncın azalması gibi koşullardır.

<span class="mw-page-title-main">Sabit oranlar yasası</span> bileşiklerin oluşmasında her zaman sabit bir oran olduğunu söyleyen kimya yasası

Sabit oranlar yasası, elementlerin birbirleri ile bileşik oluştururlarken belli oranda birleşmesine dayanan bir yasadır. Tanımı şöyledir: Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında değişmeyen bir oran vardır. Bu yasaya ise sabit oranlar yasası denir. Bu kanun 1799 yılında Joseph Proust tarafından bulundu.

<span class="mw-page-title-main">Su döngüsü</span> suyun; okyanus ve denizlerden atmosfere, atmosferden yeryüzüne ve sonra yeniden deniz ve okyanuslara dönüşü

Su döngüsü yahut hidrolojik döngü, suyun Dünya yüzeyinin üstünde ve altında sürekli hareketini tanımlar. Suyun okyanus ile denizlerden atmosfere, atmosferden yeryüzüne ve yeniden deniz-okyanuslara ulaşması şeklindeki genel turu, döngüyü oluşturur. Evrenin korunumu yasası gibi, yeryüzündeki su kaynaklarının artmaz veya eksilmezliğini ifade eden bir terimdir ve bir başlangıç veya sonu yoktur.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal madde</span> sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türü

Kimyasal madde, kimyevî madde veya kısaca kimyasal, sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türüdür. Bu kimyasal bağlar bozulmadan, fiziksel ayırma yöntemleri ile bileşenlerine ayrılmaz. Bu kimyasallar katı, sıvı veya gaz hâlinde olurlar.

Paleoklimatoloji, doğrudan ölçümlerin alınmadığı iklimlerin incelenmesidir. Araçsal kayıtlar Dünya tarihinin yalnızca küçük bir bölümünü kapsadığından, eski iklimin yeniden inşası, doğal çeşitliliği ve mevcut iklimin evrimini anlamak için önemlidir. Paleoklimatoloji, kayalar, tortular, sondaj delikleri, buz tabakaları, ağaç halkaları, içinde korunmuş verileri elde etmek için Dünya ve yaşam bilimlerinden çeşitli PROXY yöntemlerini kullanır. Vekilleri tarihlendirme teknikleriyle birleştirilen bu paleoiklim kayıtları, Dünya atmosferinin geçmiş durumlarını belirlemek için kullanılır.

Yer altı suyu; birçok şehrin, havzanın ve sanayi tesisinin su ihtiyacını karşılamak üzere faal durumda olan doğal su kaynağıdır.

<span class="mw-page-title-main">Denizel izotop katları</span>

Deniz izotop katları, deniz oksijen izotop aşamaları ya da oksijen izotop aşamaları, dünyanın paleoiklimindeki ılık ve serin periyotların değişimidir ve deniz derinliklerindeki karot numunelerinden alınan oksijen izotop verilerinin ısıdaki değişimlerinden alınan bilgi sayesinde belirlenir. Veriler, deniz tabanı çökelleri ve sapropeller içindeki plankton ve polen kalıntılarından toplanır.

<span class="mw-page-title-main">Evaporit</span>

Evaporit, sulu bir çözeltinin buharlaşmasıyla kristalleşme ve yoğunlaşma sürecinde sonuçlanır. Evaporit suda çözünen mineral sedimentin (mineralin) ismidir. İki çeşit tuz taşı birikintisi vardır:

  1. Okyanus birikintisi olarak da bilinen marine ve göller gibi suyun ana bloklarında bulunmaktadır.
  2. Evaporit tuz taşları çökelti kayaları olarak bulunur.
<span class="mw-page-title-main">Ayrışma (jeoloji)</span>

Ayrışma, çözünme veya günlenme, yerkabuğunu oluşturan kayaçların yüzey kısımlarında fiziksel ve kimyasal etkenlerle meydana gelen değişimlerdir. Bu etkenlerin yanında atmosferdeki gazlar, sıcaklık, su, organizmalar da ayrışmada etkilidir.

<span class="mw-page-title-main">Oksijen izotopu</span> 8 protonu olan izotop türü

Oksijen izotopu, oksijeninin iki izotopu arasındaki oranın hassas ölçümü üzerine kuruludur. Bu izotoplar; en yaygın olan O16 ile bu izotoptan daha ağır olan O18 izotopudur. Daha hafif olan O16 izotopu okyanuslarda daha kolay buharlaşır. Bu nedenle yağış, (böylelikle oluşturabileceği buzullar) O16 bakımından zenginleşir. Bu durum daha ağır olan O18 izotopunun, okyanus sularında daha büyük konsantrasyonlarda kalmasına neden olmaktadır. Böylece, buzulların geniş alanları kapladığı dönemlerde daha hafif olan O16 izotopu daha fazla miktar buzullarda bulunur ve bu nedenle de deniz suyundaki O18 konsantrasyonu artar. Tam tersi durumlarda ise; buzul çağı buzullarının önemli ölçüde azaldığı daha sıcak olan buzul çağları arası dönemlerde ise daha fazla O16 denize döner ve bu nedenle okyanus suyundaki O18 oranı O16'ya kıyasla düşer.

İzotop oranı kütle spektrometrisi, belirli bir örnekteki izotopların göreceli bolluğunu ölçmek için kütle spektrometrik yöntemlerin kullanıldığı bir kütle spektrometrisi uzmanlığıdır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.