Materiais de referência para análise isotópica estável

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Materiais de referência isotópicos são compostos (sólidos, líquidos e gases) com composições isotópicas bem definidas e são as fontes de máximas de exatidão em medições de espectrometria de massa de razões de isótopos. Referências isotópicas são usadas porque espectrômetros de massa são altamente fracionadores de isótopos. Como resultado, a razão isotópica nas medições do instrumento podem ser muito diferentes das medidas da amostra. Além disso, o grau de fracionamento do instrumento muda durante a medição, muitas vezes em uma escala de tempo mais curta do que a duração da medição, e pode depender das características da própria amostra. Ao medir um material de composição isotópica conhecida, o fracionamento dentro do espectrômetro de massa pode ser removido durante o processamento de dados pós-medição . Sem referências de isótopos, as medições por espectrometria de massa seriam muito menos precisas e não poderiam ser usadas em comparações entre diferentes instalações analíticas. Devido ao seu papel crítico na medição de razões de isótopos, e em parte, devido ao legado histórico, os materiais de referência isotópicos definem as escalas nas quais as razões de isótopos são relatadas na literatura científica revisada por pares.

Materiais de referência de isótopos são gerados, mantidos e vendidos pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST), o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), o Instituto de Materiais e Medições de Referência (IRMM), na Bélgica, e uma variedade de universidades e empresas de suprimentos científicos. Cada um dos principais sistemas de isótopos estáveis (hidrogênio, carbono, oxigênio, nitrogênio e enxofre) tem uma grande variedade de referências que abrangem estruturas moleculares distintas Por exemplo, materiais de referência dos isótopos de nitrogênio incluem moléculas contendo N, como amônia (NH3), dinitrogênio atmosférico (N2), e nitrato (NO3−). Abundâncias isotópicas são comumente relatadas usando a notação δ, que é a proporção de dois isótopos (R) em uma amostra em relação à mesma proporção em um material de referência, frequentemente relatado em por mil (‰) (equação abaixo). O material de referência abrange uma ampla gama de composições isotópicas, incluindo enriquecimento (δ positivo) e depleção (δ negativo). Embora os valores δ das referências estejam amplamente disponíveis, as estimativas das razões isotópicas absolutas (R) nesses materiais raramente são relatadas. Este artigo agrega os valores de δ e R de materiais de referência de isótopos estáveis comuns e não tradicionais.

Materiais de referência comuns[editar | editar código-fonte]

Os valores δ e as razões isotópicas absolutas de materiais de referência comuns estão resumidos na Tabela 1 e descritos em mais detalhes abaixo. Valores alternativos para as razões isotópicas absolutas de materiais de referência, diferindo apenas modestamente daqueles na Tabela 1, são apresentados na Tabela 2.5 de Sharp (2007)[1] (um texto disponível gratuitamente online), assim como a Tabela 1 do relatório de 1993 da AIEA sobre materiais de referência isotópicos.[2] Para uma lista exaustiva de material de referência, consulte o Apêndice I de Sharp (2007),[1] Tabela 40.1 de Gröning (2004),[3] ou o website da Agência Internacional de Energia Atômica. Observe que a taxa de 13C/12C da Pee Dee Belemnite (VPDB) e a taxa de 34S/32S do troilite do Canyon Diablo de Viena (VCDT) são construções puramente matemáticas; nenhum dos materiais existiu como uma amostra física que pudesse ser medida.[2]

Tabela 1: Parâmetros isotópicos de referência primária de isótopos estáveis comuns e materiais de calibração
Nome Material Tipo de taxa proporção de isótopos:

R (σ)

δ:

(Rsmp/Rstd-1)

Tipo Citação Notas
VSMOW H2O (l) 2H/1H 0.00015576(5) 0‰ vs. VSMOW Primário,

Calibração

Hagemann et al. (1970)[4](Tse et al. (1980);[5]

De Wit et al. (1980)[6]

Análogo a SMOW (construção matemática), VSMOW2 (solução física)
SLAP2 H2O (l) 2H/1H 0.00008917 -427.5‰ vs. VSMOW Referência Calculado de VSMOW Usado como uma segunda âncora para a escala δ2H
GISP H2O (l) 2H/1H 0.00012624 -189.5‰ vs. VSMOW Referência Calculado de VSMOW Estoque potencialmente fracionado durante a alíquota
NBS-19 CaCO3 (s) 13C/12C 0.011202(28) +1.95‰ vs. VPDB Calibração Chang & Li (1990)[7] Define a escala VPDB, suprimento está esgotado
VPDB - 13C/12C 0.011180 0‰ vs. VPDB Primário Calculado de NBS-19

(ver também Zhang et al. (1990)[8])

Suprimento de PDB (assim como PDB II, PDB III) está esgotado

VPDB nunca foi um material físico.

IAEA-603 CaCO3 (s) 13C/12C 0.011208 +2.46‰ vs. VPDB Calibração Calculado de VPDB Substituição para NBS-19
LSVEC Li2CO3 (s) 13C/12C 0.010686 -46.6‰ vs. VPDB Referência Calculado de VPDB Usado como uma segunda âncora para a escala δ13C
AIR N2 (g) 15N/14N 0.003676(4) 0‰ vs. AIR Primário, Calibração Junk & Svec (1958)[9] Apenas âncora para a escala δ15N
VSMOW H2O (l) 18O/16O 0.0020052(5) 0‰ vs. VSMOW Primário, Calibração Baertschi (1976);[10]

Li et al. (1988)[11]

Análogo a SMOW (construção matemática), VSMOW2 (solução física)
VSMOW H2O (l) 17O/16O 0.0003800(9) 0‰ vs. VSMOW Primário, Calibração Baertschi (1976);[10]

Li et al. (1988)[11]

Análogo a SMOW (construção matemática), VSMOW2 (solução física)
SLAP2 H2O (l) 18O/16O 0.0018939 -55.5‰ vs. VSMOW Referência Calculado de VSMOW Usado como uma segunda âncora para a escala δ18O
GISP H2O (l) 18O/16O 0.0019556 -24.76‰ vs. VSMOW Referência Calculado de VSMOW Estoque potencialmente fracionado durante a alíquota
IAEA-S-1 Ag2S (s) 36S/32S 0.0001534(9) Ding et al. (2001)[12] Não existe uma definição formal para a escala isotópica δ33S
IAEA-S-1 Ag2S (s) 34S/32S 0.0441494(70) -0.3‰ vs. VCDT Calibração Ding et al. (2001)[12] Define a escala VCDT, âncora única para a escala δ34S
IAEA-S-1 Ag2S (s) 33S/32S 0.0078776(63) Ding et al. (2001)[12] Não existe uma definição formal para a escala isotópica δ36S
VCDT - 34S/32S 0.0441626 0‰ vs. VCDT Primário Calculado de IAEA-S-1 Troilite do Canyon Diablo é isotopicamente heterogêneo[13]VCDT nunca foi um material físico

Na Tabela 1, "Nome" refere-se ao nome comum da referência, "Material" fornece sua fórmula química e fase, "Tipo de razão" é a razão isotópica reportado em "Razão isotópica", "δ" é o valor δ do material com quadro de referência indicado, "Tipo" é a categoria do material usando a notação de Gröening (2004), "Citação" fornece os artigo(s) reportando as abundâncias isotópicas em que a razão de isótopos é baseada, e "Notas" são notas. As razões isotópicas relatadas refletem os resultados de análises individuais da fração de massa absoluta, agregada em Meija et al. (2016)[14] e manipulado para alcançar as proporções dadas. O erro foi calculado como a raiz quadrada da soma dos quadrados dos erros fracionários relatados, consistente com a propagação do erro padrão, mas não é propagado para as razões alcançadas por meio de cálculo secundário.

Referências

  1. ↑ a b Zachary., Sharp (2007). Principles of stable isotope geochemistry. Upper Saddle River, N.J.: Pearson/Prentice Hall. ISBN 9780130091390. OCLC 62330665 
  2. ↑ a b International Atomic Energy Agency (1993). «Reference and intercomparison materials for stable isotopes of light elements». Proceedings of a Consultants Meeting Held in Vienna 
  3. ↑ Gröning, Manfred (2004). «International Stable Isotope Reference Materials». Handbook of Stable Isotope Analytical Techniques. [S.l.]: Elsevier. pp. 874–906. ISBN 9780444511140. doi:10.1016/b978-044451114-0/50042-9 
  4. ↑ R. Hagemann, G. Nief & E. Roth (1970). «Absolute isotopic scale for deuterium analysis of natural waters. Absolute D/H ratio for SMOW». Tellus. 22:6 (6): 712–715. doi:10.3402/tellusa.v22i6.10278 
  5. ↑ Tse, R. S.; Wong, S. C.; Yuen, C. P. (1980). «Determination of deuterium/hydrogen ratios in natural waters by Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrometry». Analytical Chemistry (em inglês). 52 (14). 2445 páginas. doi:10.1021/ac50064a053 
  6. ↑ WIT, J.C.; STRAATEN, C.M.; MOOK, W.G. (1 de abril de 1980). «Determination of the Absolute Hydrogen Isotopic Ratio of V-SMOW and SLAP». Geostandards and Geoanalytical Research (em inglês). 4 (1): 33–36. ISSN 1751-908X. doi:10.1111/j.1751-908x.1980.tb00270.x 
  7. ↑ Chang, T.-L.; Li, W. (1990). «Chang, Li». Chin. Sci. Bull. 35 
  8. ↑ Zhang, Q.L., Chang, T.L. and Li, W.J. «A calibrated measurement of the atomic weight of carbon». Chin. Sci. Bull.: 290–296 
  9. ↑ G.A. Junk, H. J. Svec. «Nitrogen isotope abundance measurements». Iowa State University, Ames Laboratory ISC Technical Reports 
  10. ↑ a b Baertschi, P. (1976). «Absolute18O content of standard mean ocean water». Earth and Planetary Science Letters. 31 (3): 341–344. Bibcode:1976E&PSL..31..341B. doi:10.1016/0012-821x(76)90115-1 
  11. ↑ a b W.-J. Li, D. Jin, T.-L. Chang. «Chang, Jin, Li». Kexue Tinboa. 33 
  12. ↑ a b c Ding, T.; Valkiers, S.; Kipphardt, H.; De Bièvre, Paul; Taylor, Philip D. P.; Gonfiantini, R.; Krouse, R. (2001). «Calibrated sulfur isotope abundance ratios of three IAEA sulfur isotope reference materials and V-CDT with a reassessment of the atomic weight of sulfur». Geochimica et Cosmochimica Acta. 65 (15): 2433–2437. Bibcode:2001GeCoA..65.2433D. doi:10.1016/s0016-7037(01)00611-1 
  13. ↑ Beaudoin, Georges; Taylor, B.E.; Rumble, D.; Thiemens, M. (1994). «Variations in the sulfur isotope composition of troilite from the Cañon Diablo iron meteorite». Geochimica et Cosmochimica Acta. 58 (19): 4253–4255. Bibcode:1994GeCoA..58.4253B. doi:10.1016/0016-7037(94)90277-1 
  14. ↑ Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305
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