मास-स्वतंत्र विभाजन

द्रव्यमान-मुक्त समस्थानिक प्रभाजन या गैर-द्रव्यमान-निर्भर प्रभाजन (एनएमडी), किसी भी रासायनिक परिवर्तन या भौतिक परिवर्तन को संदर्भित करता है जो समस्थानिक को अलग करने के लिए कार्य करता है, जहां पृथक्करण की मात्रा समस्थानिक के द्रव्यमान में अंतर के अनुपात में नहीं होती है। अधिकांश समस्थानिक प्रभाजन (विशिष्ट गतिज प्रभाजन और संतुलन प्रभाजन सहित) परमाणु या आणविक वेग, प्रसार या बंधन शक्ति पर एक समस्थानिक के द्रव्यमान के प्रभाव के कारण होते हैं। द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन प्रक्रियाएं कम सामान्य हैं, मुख्य रूप से प्रकाश रसायन और और प्रचक्रण-निषिद्ध प्रतिक्रियाओं में होती हैं। प्रकृति में और प्रयोगशाला प्रयोगों में इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं का पता लगाने के लिए बड़े पैमाने पर मुक्त रूप से विभाजित पदार्थों का अवलोकन किया जा सकता है।

द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन प्रकृति में
प्रकृति में द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन के सबसे उल्लेखनीय उदाहरण ऑक्सीजन और सल्फर के समस्थानिकों में पाए जाते हैं। पहला उदाहरण 1973 में रॉबर्ट एन क्लेटन, तोशिको मायेडा और लॉरेंस ग्रॉसमैन द्वारा एलेंडे उल्कापिंड में, उच्चतापसह कैल्शियम-एल्यूमीनियम युक्त समावेशन की ऑक्सीजन समस्थानिक संरचना में खोजा गया था। समावेशन, जिसे सौर मंडल में सबसे पुराने ठोस पदार्थों में से एक माना जाता है, पृथ्वी और चंद्रमा के प्रतिदर्शों के सापेक्ष निम्न 18O/16O और 17O/16O का पैटर्न दिखाता है। समावेशन में दोनों अनुपात समान मात्रा में भिन्न होते हैं, हालांकि 18O और 16O के बीच का द्रव्यमान अंतर 17O और 16O के बीच के अंतर से लगभग दोगुना है। मूल रूप से इसकी व्याख्या सौर निहारिका में 16O-समृद्ध पदार्थ ( अधिनव तारा में एक बड़े तारे द्वारा निर्मित और वितरित) के आंशिक मिश्रण के प्रमाण के रूप में की गई थी। हालांकि, उत्पत्ति अंतरिक्ष यान द्वारा एकत्र किए गए प्रतिदर्शों का उपयोग करते हुए, सौर वायु की ऑक्सीजन-समस्थानिक संरचना को हाल के माप दर्शाता है कि सबसे अधिक 16O-समृद्ध समावेशन सौर मंडल की स्थूल संरचना के करीब हैं। इसका तात्पर्य है कि पृथ्वी, चंद्रमा, मंगल और क्षुद्रग्रह सभी 18O- और 17O-समृद्ध पदार्थ से बने हैं। इस समस्थानिक प्रभाजन की व्याख्या करने के लिए सौर नीहारिका में कार्बन मोनोऑक्साइड का प्रकाश-विघटन प्रस्तावित किया गया है।

ओजोन में द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन भी देखा गया है। ओजोन में 18O/16O और 17O/16O के बड़े, 1:1 संवर्द्धन की खोज 1983 में मार्क थिमेंस और जॉन हेडेनरिच द्वारा प्रयोगशाला संश्लेषण प्रयोगों में की गई थी, और बाद में कोनराड माउर्सबर्गर द्वारा मापे गए समतापमंडलीय वायु के प्रतिदर्शों में पाया गया। इन संवर्धनों को अंततः तीन-निकाय ओजोन गठन प्रतिक्रिया के लिए खोजा गया था।
 * O + O2 → O3* + M → O3 + M*

रूडोल्फ मार्कस और अन्य लोगों द्वारा सैद्धांतिक गणना सुझाव देते हैं कि संवर्द्धन द्रव्यमान-निर्भर और द्रव्यमान-मुक्त गतिज समस्थानिक प्रभाव (केआईई) के संयोजन का परिणाम है, जिसमें कुछ असामान्य समरूपता गुणों से संबंधित उत्तेजित अवस्था O3* मध्यवर्ती सम्मिलित है। द्रव्यमान-निर्भर समस्थानिक प्रभाव असममित प्रजातियों में होता है, और उपलब्ध दो निर्माण प्रणाली की (उदाहरण के लिए, 18O16O + 16O vs 18O + 16O16O के गठन के लिए 18O16O16O) शून्य-बिंदु ऊर्जा में अंतर से उत्पन्न होता है। ये द्रव्यमान-निर्भर शून्य-बिंदु ऊर्जा प्रभाव एक दूसरे को अस्वीकृत कर देते हैं और ओजोन में देखे गए भारी समस्थानिकों में संवर्धन को प्रभावित नहीं करते हैं। ओजोन में द्रव्यमान-स्वतंत्र संवर्धन अभी भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन समस्थानिक रूप से सममित O3* के असममित O3* की तुलना में कम जीवनकाल होने के कारण हो सकता है, इस प्रकार स्वतंत्रता (भौतिकी और रसायन विज्ञान) की सभी कोटि में ऊर्जा के एक सांख्यिकीय यांत्रिकी वितरण की स्वीकृति नहीं देता है, जिसके परिणामस्वरूप समस्थानिक का द्रव्यमान मुक्त वितरण होता है।

द्रव्यमान-मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड प्रभाजन
समतापमंडलीय ओजोन में समस्थानिकों के द्रव्यमान-मुक्त वितरण को कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) में स्थानांतरित किया जा सकता है। कार्बन डाइऑक्साइड में इस विषम समस्थानिक संरचना का उपयोग सकल प्राथमिक उत्पादन, प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से वनस्पति द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड के उत्थान की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। वायुमंडलीय CO2 के समस्थानिक हस्ताक्षर पर स्थलीय वनस्पति के इस प्रभाव को एक वैश्विक मॉडल के साथ अनुकरण किया गया और प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई।

द्रव्यमान-मुक्त सल्फर प्रभाजन
पूर्व अवसाद में सल्फर के बड़े पैमाने पर मुक्त प्रभाजन को देखा जा सकता है, जहां यह सम्मिलित पर्यावरणीय परिस्थितियों के संकेत को संरक्षित करता है। खनिजों में द्रव्यमान मुक्त संकेत का निर्माण और स्थानांतरण प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन वाले वातावरण में संभव नहीं होगा, जो 2,450 मिलियन वर्ष पहले कुछ समय के लिए उत्कृष्ट ऑक्सीजनीकरण घटना को बाधित करेगा। इस समय से पहले, एमआईएस रिकॉर्ड का तात्पर्य है कि सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया ने वैश्विक सल्फर चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाई है, और यह कि एमआईएस संकेत मुख्य रूप से ज्वालामुखीय गतिविधि में परिवर्तन के कारण है।

यह भी देखें

 * संतुलन प्रभाजन
 * गतिज प्रभाजन
 * समस्थानिक भू-रसायन