Gli isotopi /01

Cenni fondamentali

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con diverso numero di neutroni, quindi masse diverse, forze di legame diverse, comportamenti chimico-fisici diversi; gli isotopi radioattivi (instabili) sono nuclidi che si disintegrano spontaneamente per formare altri isotopi emettendo particelle α o particelle β ed in alcuni casi raggi γ; gli isotopi stabili non decadono, perlomeno nella scala dei tempi geologici, ma possono essere prodotti durante il decadimento di quelli radioattivi.

Gli isotopi sono soggetti in natura a frazionamento isotopico: le proporzioni delle abbondanze relative dei vari isotopi stabili di uno stesso elemento non sono fisse, ma cambiano in seguito a processi fisici, chimici e biologici.
Nelle indagini ambientali vengono utilizzati prevalentemente alcuni elementi (H, C, N, O, S), che sono i principali elementi presenti nei sistemi idrologici, geologici e biologici; sono leggeri e la loro differenza di massa e' relativamente elevata, per cui i frazionamenti che avvengono durante i processi fisici, chimici e biologici sono misurabili.
Gli isotopi stabili vengono utilizzati come traccianti nei cicli dell’acqua, del carbonio, dei nutrienti e in genere delle sostanze disciolte (D/¹H – ¹⁸O/¹⁶O - ¹³C/¹²C - ¹⁵N/¹⁴N - ³⁴S/³²S); gli isotopi radioattivi vengono utilizzati per stimare l’eta' delle acque sotterranee (³H, ¹⁴C, ³⁶Cl, ecc.).
La composizione isotopica e' normalmente riportata come valore δ (delta) ed espressa in parti per mille (‰), riferita ad uno standard di composizione nota

 δ (in ‰) = (Rx / Rs - 1) x1000

dove R e' il rapporto fra l'isotopo piu' pesante e quello piu' leggero (es. ¹⁸O/¹⁶O) ed Rx e Rs sono rispettivamente i rapporti del campione e dello standard.