동위 원소 지구 화학 [同位元素地球化學, isotope geochemistry, Isotopgeochemie]

동위 원소 지구 화학

[同位元素地球化學, isotope geochemistry, Isotopgeochemie]

넓은 의미로는 동위 원소에 관한 지구 화학이고 좁은 의미로는 안정 동위 원소에 관한 지구 화학이다. ³He, ⁴He, ⁴⁰Ar, ⁸⁷Sr, Kr 및 Xe의 약간의 동위 원소 및 ²⁰⁶U, ²⁰⁷U, ²⁰⁸U 등은 안정 동위 원소인데 붕괴에 의해 생기는 것이므로 방사성 동위 원소와 관련해서 논하게 된다. 특별한 단서가 없는 한 동위 원소 지구 화학은 동위 원소 상호의 질량차에 의한 효과를 취급하는 것이라고 생각해도 좋다. 동위 원소 상호의 질량차는 천연에 있어서 동위 원소 존재량의 치우침의 원인이 된다. 질량의 차는 일반적으로 분자의 진동 및 회전 에너지에 차이를 생기게 하고, 또 분자 또는 원자 병진 운동 속도에 차이를 생기게 하는 것인데 질량수가 커짐에 따라 또 온도가 높아질수록 질량의 차에 의한 효과는 작아진다.

천연에 있어서 동위 원소 존재량의 치우침이 확인되고 논의되는 것은 주로 질량수가 작은 원소 H, Li, B, C, N, O, Si 및 S 등이고 현재 그 상한은 ⁸⁸Sr이다. 동위 원소 존재량의 치우침이 생기는 현상을 분류하면 1) 동위 원소 교환 반응 2) 반응률 3) 증발과 응축 4) 승화 5) 용해 6) 결정 7) 확산 등이 된다.

1) 동위 원소 교환 반응 : 이것이 관여하는 지구 화학은 가장 많이 연구되고 있는 영역이다. 한 예를 들면 산소 동위 원소에 관해 물과 탄산 사이의 동위 원소 교환 반응은 다음 식으로 표시된다.

평형 상수는 온도의 함수이고 0℃에서 1.0220, 25℃에서 1.0176이다. 해수 중에서 생물이 침적한 탄산칼슘의 ¹⁸O 농도를 측정하면 그 탄산칼슘이 생겼을 때의 해수의 온도를 알 수가 있다. 이것이 해수의 고대 온도 측정의 원리이다.

2) 반응률 : 녹색 식물이 광합성에 의해 탄산을 동화할 때 ¹²CO₂ 쪽이 ¹³CO₂보다 반응률이 크므로 식물체 중에는 ¹²C가 농축한다.

3) 증발과 응축 : 는 보다 증기압이 크므로 물이 증발하면 기체상에는 ¹⁶O가 농축한다. 분리 계수 α는 0℃에서 1.010, 25℃에서 1.008이다.

단, 공기 중의 수증기 및 육수(陸水)는 해수보다 ¹⁸O의 농도가 작고, 또 해수에 있어 ¹⁸O의 농도는 염분량과 양(＋)의 관계를 나타낸다. 이것은 수소와 듀테륨과의 관계에서도 같다.

출처

제공처 정보

화학대사전 2001. 5. 20.책보러가기

근대학문의 특징은 그 자체에서 깊이 발전을 이룸과 동시에 다른 분야와 광범위하게 관련을 이루면서 발전의 깊이를 더해 가고 있는데 있다. 따라서 하나의 작업을 하는 데에는 깊은... 자세히보기

• 저자 세화 편집부

• 제공처 세화 http://www.sehwapub.co.kr 제공처의 다른 책 보기

  [네이버 지식백과] 동위 원소 지구 화학 [同位元素地球化學, isotope geochemistry, Isotopgeochemie] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)