मास-स्वतंत्र विभाजन: Difference between revisions

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द्रव्यमान-स्वतंत्र समस्थानिक विभाजन या गैर-द्रव्यमान-निर्भर विभाजन (NMD),<ref>{{cite journal|author1=Timothy W. Lyons |author2=Christopher T. Reinhard |author3=Noah J. Planavsky |title=पृथ्वी के प्रारंभिक महासागर और वातावरण में ऑक्सीजन का उदय|journal=Nature |date= February 19, 2014|volume=506|issue=7488|pages=307–315|doi=10.1038/nature13068|pmid=24553238|quote=The disappearance of distinctive non-mass-dependent (NMD) sulphur isotope fractionations in sedimentary rocks deposited after about 2.4–2.3 Gyr ago16 (Fig. 2). Almost all fractionations among isotopes of a given element scale to differences in their masses; NMD fractionations deviate from this typical behaviour. The remarkable NMD signals are tied to photochemical reactions at short wavelengths involving gaseous sulphur compounds released from volcanoes into the atmosphere.|bibcode = 2014Natur.506..307L |s2cid=4443958}}</ref> किसी भी रासायनिक परिवर्तन या [[भौतिक परिवर्तन]] को संदर्भित करता है जो [[आइसोटोप]] को अलग करने के लिए कार्य करता है, जहां अलगाव की मात्रा आइसोटोप के द्रव्यमान में अंतर के अनुपात में नहीं होती है। अधिकांश समस्थानिक [[विभाजन]] (विशिष्ट [[गतिज विभाजन]] और संतुलन अंश सहित) परमाणु या आणविक वेग, [[प्रसार]] या बंधन शक्ति पर एक आइसोटोप के द्रव्यमान के प्रभाव के कारण होते हैं। मास-स्वतंत्र अंशांकन प्रक्रियाएं कम आम हैं, मुख्य रूप से [[प्रकाश रसायन]] और [[चयन नियम]] में होती हैं। स्पिन-निषिद्ध प्रतिक्रियाएं। प्रकृति में और प्रयोगशाला प्रयोगों में इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं का पता लगाने के लिए बड़े पैमाने पर स्वतंत्र रूप से विभाजित सामग्रियों का अवलोकन किया जा सकता है।
'''द्रव्यमान-मुक्त समस्थानिक प्रभाजन''' या '''गैर-द्रव्यमान-निर्भर प्रभाजन (एनएमडी)''',<ref>{{cite journal|author1=Timothy W. Lyons |author2=Christopher T. Reinhard |author3=Noah J. Planavsky |title=पृथ्वी के प्रारंभिक महासागर और वातावरण में ऑक्सीजन का उदय|journal=Nature |date= February 19, 2014|volume=506|issue=7488|pages=307–315|doi=10.1038/nature13068|pmid=24553238|quote=The disappearance of distinctive non-mass-dependent (NMD) sulphur isotope fractionations in sedimentary rocks deposited after about 2.4–2.3 Gyr ago16 (Fig. 2). Almost all fractionations among isotopes of a given element scale to differences in their masses; NMD fractionations deviate from this typical behaviour. The remarkable NMD signals are tied to photochemical reactions at short wavelengths involving gaseous sulphur compounds released from volcanoes into the atmosphere.|bibcode = 2014Natur.506..307L |s2cid=4443958}}</ref> किसी भी रासायनिक परिवर्तन या [[भौतिक परिवर्तन]] को संदर्भित करता है जो [[आइसोटोप|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 [[विभाजन|प्रभाजन]] (विशिष्ट [[गतिज विभाजन|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।


== मास-स्वतंत्र विभाजन प्रकृति में ==
== द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन प्रकृति में ==
प्रकृति में द्रव्यमान-स्वतंत्र विभाजन के सबसे उल्लेखनीय उदाहरण [[ऑक्सीजन के समस्थानिक]]ों और [[सल्फर के समस्थानिक]]ों में पाए जाते हैं। पहला उदाहरण 1973 में रॉबर्ट एन क्लेटन, [[तोशिको मैएडा]] और लॉरेंस ग्रॉसमैन द्वारा खोजा गया था।<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.182.4111.485 |pmid=17832468 |title=कार्बनसियस उल्कापिंडों में आदिम परमाणु संरचना का एक घटक|year=1973 |last1=Clayton |first1=R. N. |last2=Grossman |first2=L. |last3=Mayeda |first3=T. K. |journal=Science |volume=182 |issue=4111 |pages=485–488 |bibcode=1973Sci...182..485C |s2cid=22386977}}</ref> Allende उल्कापिंड में [[आग रोक]] [[कैल्शियम-एल्यूमीनियम युक्त समावेशन]] की ऑक्सीजन समस्थानिक संरचना में। समावेशन, सौर मंडल में सबसे पुरानी ठोस सामग्रियों में से एक माना जाता है, निम्न का एक पैटर्न दिखाता है <sup>18</sup>ओ/<sup>16</sup>ओ और <sup>17</sup>ओ/<sup>16</sup>O पृथ्वी और [[चंद्रमा]] के नमूनों के सापेक्ष। दोनों अनुपात समावेशन में समान मात्रा में भिन्न होते हैं, हालांकि बड़े पैमाने पर अंतर <sup>18</sup>ओ और <sup>16</sup>O के बीच के अंतर का लगभग दोगुना बड़ा है <sup>17</sup>ओ और <sup>16</sup>ओ. मूल रूप से इसकी व्याख्या अधूरे मिश्रण के प्रमाण के रूप में की गई थी <sup>16</sup>ओ-समृद्ध सामग्री ([[सुपरनोवा]] में एक बड़े सितारे द्वारा निर्मित और वितरित) सौर नीहारिका में। हालांकि, [[उत्पत्ति (अंतरिक्ष यान)]] द्वारा एकत्र किए गए नमूनों का उपयोग करते हुए, सौर हवा की ऑक्सीजन-आइसोटोप संरचना का हालिया माप दर्शाता है कि सबसे अधिक <sup>16</sup>ओ-समृद्ध समावेशन सौर मंडल की थोक संरचना के करीब हैं। इसका तात्पर्य है कि पृथ्वी, चंद्रमा, मंगल और क्षुद्रग्रह सभी से बने हैं <sup>18</sup>ओ- और <sup>17</sup>ओ-समृद्ध सामग्री। इस समस्थानिक विभाजन की व्याख्या करने के लिए सौर नीहारिका में [[कार्बन मोनोआक्साइड]] का प्रकाशविघटन प्रस्तावित किया गया है।
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,<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.182.4111.485 |pmid=17832468 |title=कार्बनसियस उल्कापिंडों में आदिम परमाणु संरचना का एक घटक|year=1973 |last1=Clayton |first1=R. N. |last2=Grossman |first2=L. |last3=Mayeda |first3=T. K. |journal=Science |volume=182 |issue=4111 |pages=485–488 |bibcode=1973Sci...182..485C |s2cid=22386977}}</ref> 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 <sup>18</sup>O/<sup>16</sup>O और <sup>17</sup>O/<sup>16</sup>O का पैटर्न दिखाता है। समावेशन में दोनों अनुपात समान मात्रा में भिन्न होते हैं, हालांकि <sup>18</sup>O और <sup>16</sup>O के बीच का द्रव्यमान अंतर <sup>17</sup>O और <sup>16</sup>O के बीच के अंतर से लगभग दोगुना है। मूल रूप से इसकी व्याख्या सौर निहारिका में <sup>16</sup>O-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 <sup>16</sup>O-समृद्ध समावेशन सौर मंडल की स्थूल संरचना के करीब हैं। इसका तात्पर्य है कि पृथ्वी, चंद्रमा, मंगल और क्षुद्रग्रह सभी <sup>18</sup>O- और <sup>17</sup>O-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 मास-इंडिपेंडेंट फ्रैक्शनेशन भी देखा गया है। बड़ा, 1:1 का संवर्धन <sup>18</sup>ओ/<sup>16</sup>ओ और <sup>17</sup>ओ/<sup>16</sup>1983 में [[मार्क थिमेंस]] और जॉन हेडेनरिच द्वारा प्रयोगशाला संश्लेषण प्रयोगों में ओजोन में ओ की खोज की गई थी,<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.219.4588.1073 |title=The Mass-Independent Fractionation of Oxygen: A Novel Isotope Effect and Its Possible Cosmochemical Implications |year=1983 |last=Thiemens |first1=M. H. |last2=Heidenreich |first2=J. E. |journal=Science |volume=219 |issue=4588 |pages=1073–1075 |pmid=17811750 |bibcode=1983Sci...219.1073T |s2cid=26466899}}</ref> और बाद में कोनराड माउर्सबर्गर द्वारा मापे गए [[समताप मंडल]] वायु के नमूनों में पाया गया।<ref>{{cite journal |last1=Mauersberger |first1=K |year=1987 |title=समताप मंडल में ओजोन आइसोटोप माप|journal=Geophysical Research Letters |volume=14 |issue=1 |pages=80–83 |doi=10.1029/gl014i001p00080 |bibcode=1987GeoRL..14...80M}}</ref> इन संवर्द्धन को अंततः तीन-निकाय ओजोन गठन प्रतिक्रिया के लिए खोजा गया था।<ref>{{cite journal |last1=Morton |first1=J. |last2=Barnes |first2=J. |last3=Schueler |first3=B. |last4=Mauersberger |first4=K. |title=भारी ओजोन का प्रयोगशाला अध्ययन|journal=Journal of Geophysical Research |volume=95 |issue=D1 |pages=901 |year=1990 |doi=10.1029/JD095iD01p00901 |bibcode=1990JGR....95..901M}}</ref>
ओजोन में द्रव्यमान-मुक्त प्रभाजन भी देखा गया है। ओजोन में <sup>18</sup>O/<sup>16</sup>O और <sup>17</sup>O/<sup>16</sup>O के बड़े, 1:1 संवर्द्धन की खोज 1983 में मार्क थिमेंस और जॉन हेडेनरिच द्वारा प्रयोगशाला संश्लेषण प्रयोगों में की गई थी,<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.219.4588.1073 |title=The Mass-Independent Fractionation of Oxygen: A Novel Isotope Effect and Its Possible Cosmochemical Implications |year=1983 |last=Thiemens |first1=M. H. |last2=Heidenreich |first2=J. E. |journal=Science |volume=219 |issue=4588 |pages=1073–1075 |pmid=17811750 |bibcode=1983Sci...219.1073T |s2cid=26466899}}</ref> और बाद में कोनराड माउर्सबर्गर द्वारा मापे गए [[समताप मंडल|समतापमंडलीय]] वायु के प्रतिदर्शों में पाया गया।<ref>{{cite journal |last1=Mauersberger |first1=K |year=1987 |title=समताप मंडल में ओजोन आइसोटोप माप|journal=Geophysical Research Letters |volume=14 |issue=1 |pages=80–83 |doi=10.1029/gl014i001p00080 |bibcode=1987GeoRL..14...80M}}</ref> इन संवर्धनों को अंततः तीन-निकाय ओजोन गठन प्रतिक्रिया के लिए खोजा गया था।<ref>{{cite journal |last1=Morton |first1=J. |last2=Barnes |first2=J. |last3=Schueler |first3=B. |last4=Mauersberger |first4=K. |title=भारी ओजोन का प्रयोगशाला अध्ययन|journal=Journal of Geophysical Research |volume=95 |issue=D1 |pages=901 |year=1990 |doi=10.1029/JD095iD01p00901 |bibcode=1990JGR....95..901M}}</ref>
: ओ + ओ<sub>2</sub> → द<sub>3</sub>* + म → ओ<sub>3</sub> + म*
: O + O<sub>2</sub> → O<sub>3</sub>* + M → O<sub>3</sub> + M*


सैद्धांतिक गणना<ref>{{Cite journal| last1 = Gao | first1 = Y.| last2 = Marcus | first2 = R.| title = ओजोन निर्माण में अजीब और अपरंपरागत आइसोटोप प्रभाव| journal = Science| volume = 293| issue = 5528| pages = 259–263| year = 2001| pmid = 11387441| doi = 10.1126/science.1058528|bibcode = 2001Sci...293..259G | s2cid = 867229}}</ref> [[रूडोल्फ मार्कस]] और अन्य लोगों द्वारा सुझाव दिया गया है कि संवर्द्धन बड़े पैमाने पर निर्भर और बड़े पैमाने पर स्वतंत्र गतिज समस्थानिक प्रभाव (KIE) के संयोजन का परिणाम है जिसमें उत्तेजित अवस्था O शामिल है।<sub>3</sub>* [[प्रतिक्रिया मध्यवर्ती]] कुछ असामान्य [[आणविक समरूपता]] गुणों से संबंधित है। जन-निर्भर आइसोटोप प्रभाव असममित प्रजातियों में होता है, और उपलब्ध दो गठन चैनलों की [[शून्य-बिंदु ऊर्जा]] में अंतर से उत्पन्न होता है (उदाहरण के लिए, <sup>18</sup>ओ<sup>16</sup>ओ+ <sup>16</sup>ओ वि <sup>18</sup>ओ+ <sup>16</sup>ओ<sup>16</sup>O के गठन के लिए <sup>18</sup>ओ<sup>16</sup>ओ<sup>16</sup>O.) ये द्रव्यमान-निर्भर शून्य-बिंदु ऊर्जा प्रभाव एक दूसरे को रद्द कर देते हैं और ओजोन में देखे गए भारी समस्थानिकों में संवर्धन को प्रभावित नहीं करते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Janssen |first1=Carl |title=Kinetic origin of the ozone isotope effect: a critical analysis of enrichments and rate coefficients |journal= Physical Chemistry Chemical Physics|date=2001 |volume=3 |issue=21 |page=4718 |doi=10.1039/b107171h |bibcode=2001PCCP....3.4718J |url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2001/cp/b107171h}}</ref> ओजोन में बड़े पैमाने पर स्वतंत्र संवर्धन अभी भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन समस्थानिक रूप से सममित O के कारण हो सकता है<sub>3</sub>* असममित O से छोटा जीवनकाल होना<sub>3</sub>*, इस प्रकार स्वतंत्रता (भौतिकी और रसायन विज्ञान) की सभी डिग्री में ऊर्जा के एक [[सांख्यिकीय यांत्रिकी]] वितरण की अनुमति नहीं देता है, जिसके परिणामस्वरूप आइसोटोप का एक बड़े पैमाने पर स्वतंत्र वितरण होता है।
रूडोल्फ मार्कस और अन्य लोगों द्वारा सैद्धांतिक गणना<ref>{{Cite journal| last1 = Gao | first1 = Y.| last2 = Marcus | first2 = R.| title = ओजोन निर्माण में अजीब और अपरंपरागत आइसोटोप प्रभाव| journal = Science| volume = 293| issue = 5528| pages = 259–263| year = 2001| pmid = 11387441| doi = 10.1126/science.1058528|bibcode = 2001Sci...293..259G | s2cid = 867229}}</ref> 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 O<sub>3</sub>* मध्यवर्ती सम्मिलित है। द्रव्यमान-निर्भर समस्थानिक प्रभाव असममित प्रजातियों में होता है, और उपलब्ध दो निर्माण प्रणाली की (उदाहरण के लिए, <sup>18</sup>O<sup>16</sup>O + <sup>16</sup>O vs <sup>18</sup>O + <sup>16</sup>O<sup>16</sup>O के गठन के लिए <sup>18</sup>O<sup>16</sup>O<sup>16</sup>O) 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।<ref>{{cite journal |last1=Janssen |first1=Carl |title=Kinetic origin of the ozone isotope effect: a critical analysis of enrichments and rate coefficients |journal= Physical Chemistry Chemical Physics|date=2001 |volume=3 |issue=21 |page=4718 |doi=10.1039/b107171h |bibcode=2001PCCP....3.4718J |url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2001/cp/b107171h}}</ref> ओजोन में द्रव्यमान-स्वतंत्र संवर्धन अभी भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन समस्थानिक रूप से सममित O<sub>3</sub>* के असममित O<sub>3</sub>* 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।


=== मास-स्वतंत्र कार्बन डाइऑक्साइड विभाजन ===
=== द्रव्यमान-मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड प्रभाजन ===


समतापमंडलीय ओजोन में समस्थानिकों के द्रव्यमान-स्वतंत्र वितरण को कार्बन डाइऑक्साइड (CO<sub>2</sub>).<ref>{{Cite journal| last1 = Yung | first1 = Y. L. | last2 = DeMore | first2 = W. B. | last3 = Pinto | first3 = J. P. | title = Isotopic exchange between carbon dioxide and ozone via O(<sup>1</sup>D) in the stratosphere| journal = Geophysical Research Letters | volume = 18| issue = 1| pages = 13–16 | year = 1991| doi = 10.1029/90GL02478| pmid = 11538378 | bibcode = 1991GeoRL..18...13Y | url = https://authors.library.caltech.edu/48467/ }}</ref> सीओ में यह विषम समस्थानिक संरचना<sub>2</sub> [[प्राथमिक उत्पादन]], सीओ की तेज मात्रा का उपयोग करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है<sub>2</sub> वनस्पति द्वारा [[प्रकाश संश्लेषण]] द्वारा। वायुमंडलीय सीओ के समस्थानिक हस्ताक्षर पर स्थलीय वनस्पति का यह प्रभाव<sub>2</sub> एक वैश्विक मॉडल के साथ अनुकरण किया गया था<ref>{{cite journal |last1=Koren |first1=G. |last2=Schneider |first2=L. |last3=Velde |first3=I. R. |last4=Schaik |first4=E. |last5=Gromov |first5=S. S. |last6=Adnew |first6=G. A. |last7=Mrozek Martino |first7=D. J. |last8=Hofmann |first8=M. E. G. |last9=Liang |first9=M.‐C. |last10=Mahata |first10=S. |last11=Bergamaschi |first11=P. |last12=Laan‐Luijkx |first12=I. T. |last13=Krol |first13=M. C. |last14=Röckmann |first14=T. |last15=Peters |first15=W. |title=Global 3‐D Simulations of the Triple Oxygen Isotope Signature Δ<sup>17</sup>O in Atmospheric CO<sub>2</sub> |journal=Journal of Geophysical Research: Atmospheres |date=16 August 2019 |volume=124 |issue=15 |pages=8808–8836 |doi=10.1029/2019JD030387|pmid=31598450 |pmc=6774299 |bibcode=2019JGRD..124.8808K |doi-access=free }}</ref> और प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की।<ref>{{cite journal |last1=Adnew |first1=G. A. |last2=Pons |first2=T. L. |last3=Koren |first3=G. |last4=Peters |first4=W. |last5=Röckmann |first5=T. |title=Leaf-scale quantification of the effect of photosynthetic gas exchange on Δ<sup>17</sup>O of atmospheric CO<sub>2</sub> |journal=Biogeosciences |date=31 July 2020 |volume=17 |issue=14 |pages=3903–3922 |doi=10.5194/bg-17-3903-2020|bibcode=2020BGeo...17.3903A |doi-access=free }}</ref>
समतापमंडलीय ओजोन में समस्थानिकों के द्रव्यमान-मुक्त वितरण को कार्बन डाइऑक्साइड (CO<sub>2</sub>)<ref>{{Cite journal| last1 = Yung | first1 = Y. L. | last2 = DeMore | first2 = W. B. | last3 = Pinto | first3 = J. P. | title = Isotopic exchange between carbon dioxide and ozone via O(<sup>1</sup>D) in the stratosphere| journal = Geophysical Research Letters | volume = 18| issue = 1| pages = 13–16 | year = 1991| doi = 10.1029/90GL02478| pmid = 11538378 | bibcode = 1991GeoRL..18...13Y | url = https://authors.library.caltech.edu/48467/ }}</ref> 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 CO<sub>2</sub> के समस्थानिक हस्ताक्षर पर स्थलीय वनस्पति के इस प्रभाव को एक वैश्विक मॉडल <ref>{{cite journal |last1=Koren |first1=G. |last2=Schneider |first2=L. |last3=Velde |first3=I. R. |last4=Schaik |first4=E. |last5=Gromov |first5=S. S. |last6=Adnew |first6=G. A. |last7=Mrozek Martino |first7=D. J. |last8=Hofmann |first8=M. E. G. |last9=Liang |first9=M.‐C. |last10=Mahata |first10=S. |last11=Bergamaschi |first11=P. |last12=Laan‐Luijkx |first12=I. T. |last13=Krol |first13=M. C. |last14=Röckmann |first14=T. |last15=Peters |first15=W. |title=Global 3‐D Simulations of the Triple Oxygen Isotope Signature Δ<sup>17</sup>O in Atmospheric CO<sub>2</sub> |journal=Journal of Geophysical Research: Atmospheres |date=16 August 2019 |volume=124 |issue=15 |pages=8808–8836 |doi=10.1029/2019JD030387|pmid=31598450 |pmc=6774299 |bibcode=2019JGRD..124.8808K |doi-access=free }}</ref> के साथ अनुकरण किया गया और प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई।<ref>{{cite journal |last1=Adnew |first1=G. A. |last2=Pons |first2=T. L. |last3=Koren |first3=G. |last4=Peters |first4=W. |last5=Röckmann |first5=T. |title=Leaf-scale quantification of the effect of photosynthetic gas exchange on Δ<sup>17</sup>O of atmospheric CO<sub>2</sub> |journal=Biogeosciences |date=31 July 2020 |volume=17 |issue=14 |pages=3903–3922 |doi=10.5194/bg-17-3903-2020|bibcode=2020BGeo...17.3903A |doi-access=free }}</ref>




=== मास-स्वतंत्र सल्फर विभाजन ===
=== द्रव्यमान-मुक्त सल्फर प्रभाजन ===


प्राचीन तलछटों में सल्फर के बड़े पैमाने पर स्वतंत्र विभाजन को देखा जा सकता है,<ref>{{Cite journal| doi = 10.1126/science.289.5480.756| title = पृथ्वी के प्रारंभिक सल्फर चक्र का वायुमंडलीय प्रभाव| year = 2000| last1 = Farquhar | first1 = J.| journal = Science| volume = 289| pages = 756–758| last2 = Bao | first2 = H.| last3 = Thiemens | first3 = M.|bibcode = 2000Sci...289..756F | issue=5480 | pmid=10926533| s2cid = 12287304| url = https://semanticscholar.org/paper/c1f374a7b0b4f7526fc901fa641081e586505bbc}}</ref> जहां यह मौजूदा पर्यावरणीय परिस्थितियों के संकेत को संरक्षित करता है। खनिजों में बड़े पैमाने पर स्वतंत्र हस्ताक्षर का निर्माण और हस्तांतरण प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन वाले वातावरण में होने की संभावना नहीं होगी, कुछ समय बाद [[ग्रेट ऑक्सीजनेशन इवेंट]] को बाधित करेगा। {{Ma|2450}}. इस समय से पहले, MIS रिकॉर्ड का तात्पर्य है कि सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया ने वैश्विक सल्फर चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाई है, और यह कि MIS संकेत मुख्य रूप से ज्वालामुखीय गतिविधि में परिवर्तन के कारण है।<ref>{{Cite journal| doi = 10.1126/science.1190298| pmid = 20508089| year = 2010| last1 = Halevy | first1 = I.| last2 = Johnston | first2 = D.| last3 = Schrag | first3 = D.| title = आर्कियन द्रव्यमान-स्वतंत्र सल्फर आइसोटोप रिकॉर्ड की संरचना की व्याख्या करना| volume = 329| issue = 5988| pages = 204–207| journal = Science|bibcode = 2010Sci...329..204H | s2cid = 45825809}}</ref>
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== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* संतुलन विभाजन
* संतुलन प्रभाजन
* काइनेटिक विभाजन
* गतिज प्रभाजन
* [[आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री]]
* [[आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री|समस्थानिक भू-रसायन]]


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==

Revision as of 09:23, 7 June 2023

द्रव्यमान-मुक्त समस्थानिक प्रभाजन या गैर-द्रव्यमान-निर्भर प्रभाजन (एनएमडी),[1] 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,[2] 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,[3] और बाद में कोनराड माउर्सबर्गर द्वारा मापे गए समतापमंडलीय वायु के प्रतिदर्शों में पाया गया।[4] इन संवर्धनों को अंततः तीन-निकाय ओजोन गठन प्रतिक्रिया के लिए खोजा गया था।[5]

O + O2 → O3* + M → O3 + M*

रूडोल्फ मार्कस और अन्य लोगों द्वारा सैद्धांतिक गणना[6] 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।[7] 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)[8] 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 [9] के साथ अनुकरण किया गया और प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई।[10]


द्रव्यमान-मुक्त सल्फर प्रभाजन

पूर्व अवसाद में सल्फर के बड़े पैमाने पर मुक्त प्रभाजन को देखा जा सकता है,[11] 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।[12]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Timothy W. Lyons; Christopher T. Reinhard; Noah J. Planavsky (February 19, 2014). "पृथ्वी के प्रारंभिक महासागर और वातावरण में ऑक्सीजन का उदय". Nature. 506 (7488): 307–315. Bibcode:2014Natur.506..307L. doi:10.1038/nature13068. PMID 24553238. S2CID 4443958. The disappearance of distinctive non-mass-dependent (NMD) sulphur isotope fractionations in sedimentary rocks deposited after about 2.4–2.3 Gyr ago16 (Fig. 2). Almost all fractionations among isotopes of a given element scale to differences in their masses; NMD fractionations deviate from this typical behaviour. The remarkable NMD signals are tied to photochemical reactions at short wavelengths involving gaseous sulphur compounds released from volcanoes into the atmosphere.
  2. ↑ Clayton, R. N.; Grossman, L.; Mayeda, T. K. (1973). "कार्बनसियस उल्कापिंडों में आदिम परमाणु संरचना का एक घटक". Science. 182 (4111): 485–488. Bibcode:1973Sci...182..485C. doi:10.1126/science.182.4111.485. PMID 17832468. S2CID 22386977.
  3. ↑ Thiemens, M. H.; Heidenreich, J. E. (1983). "The Mass-Independent Fractionation of Oxygen: A Novel Isotope Effect and Its Possible Cosmochemical Implications". Science. 219 (4588): 1073–1075. Bibcode:1983Sci...219.1073T. doi:10.1126/science.219.4588.1073. PMID 17811750. S2CID 26466899.
  4. ↑ Mauersberger, K (1987). "समताप मंडल में ओजोन आइसोटोप माप". Geophysical Research Letters. 14 (1): 80–83. Bibcode:1987GeoRL..14...80M. doi:10.1029/gl014i001p00080.
  5. ↑ Morton, J.; Barnes, J.; Schueler, B.; Mauersberger, K. (1990). "भारी ओजोन का प्रयोगशाला अध्ययन". Journal of Geophysical Research. 95 (D1): 901. Bibcode:1990JGR....95..901M. doi:10.1029/JD095iD01p00901.
  6. ↑ Gao, Y.; Marcus, R. (2001). "ओजोन निर्माण में अजीब और अपरंपरागत आइसोटोप प्रभाव". Science. 293 (5528): 259–263. Bibcode:2001Sci...293..259G. doi:10.1126/science.1058528. PMID 11387441. S2CID 867229.
  7. ↑ Janssen, Carl (2001). "Kinetic origin of the ozone isotope effect: a critical analysis of enrichments and rate coefficients". Physical Chemistry Chemical Physics. 3 (21): 4718. Bibcode:2001PCCP....3.4718J. doi:10.1039/b107171h.
  8. ↑ Yung, Y. L.; DeMore, W. B.; Pinto, J. P. (1991). "Isotopic exchange between carbon dioxide and ozone via O(1D) in the stratosphere". Geophysical Research Letters. 18 (1): 13–16. Bibcode:1991GeoRL..18...13Y. doi:10.1029/90GL02478. PMID 11538378.
  9. ↑ Koren, G.; Schneider, L.; Velde, I. R.; Schaik, E.; Gromov, S. S.; Adnew, G. A.; Mrozek Martino, D. J.; Hofmann, M. E. G.; Liang, M.‐C.; Mahata, S.; Bergamaschi, P.; Laan‐Luijkx, I. T.; Krol, M. C.; Röckmann, T.; Peters, W. (16 August 2019). "Global 3‐D Simulations of the Triple Oxygen Isotope Signature Δ17O in Atmospheric CO2". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 124 (15): 8808–8836. Bibcode:2019JGRD..124.8808K. doi:10.1029/2019JD030387. PMC 6774299. PMID 31598450.
  10. ↑ Adnew, G. A.; Pons, T. L.; Koren, G.; Peters, W.; Röckmann, T. (31 July 2020). "Leaf-scale quantification of the effect of photosynthetic gas exchange on Δ17O of atmospheric CO2". Biogeosciences. 17 (14): 3903–3922. Bibcode:2020BGeo...17.3903A. doi:10.5194/bg-17-3903-2020.
  11. ↑ Farquhar, J.; Bao, H.; Thiemens, M. (2000). "पृथ्वी के प्रारंभिक सल्फर चक्र का वायुमंडलीय प्रभाव". Science. 289 (5480): 756–758. Bibcode:2000Sci...289..756F. doi:10.1126/science.289.5480.756. PMID 10926533. S2CID 12287304.
  12. ↑ Halevy, I.; Johnston, D.; Schrag, D. (2010). "आर्कियन द्रव्यमान-स्वतंत्र सल्फर आइसोटोप रिकॉर्ड की संरचना की व्याख्या करना". Science. 329 (5988): 204–207. Bibcode:2010Sci...329..204H. doi:10.1126/science.1190298. PMID 20508089. S2CID 45825809.
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