Crédito:Pixabay / CC0 Public Domain
El análisis de isótopos de posición específica (PSIA) es una técnica que mide la composición de isótopos de una determinada posición en una molécula. Puede proporcionar información valiosa sobre los mecanismos de formación de una molécula.
Butano (C 4 H 10 ) representa un hidrocarburo típico con un origen biótico o abiótico en las condiciones de la Tierra profunda. Tiene dos isómeros estructurales:butano normal (n-butano) e isobutano (i-butano). Las composiciones de isótopos intramoleculares de C 4 H 10 prometen servir como un nuevo termómetro y marcador.
Un grupo de investigación internacional dirigido por el profesor Liu Yun del Instituto de Geoquímica de la Academia de Ciencias de China (IGCAS) realizó modelos de química cuántica con correcciones más allá de la aproximación armónica y la aproximación de Born-Oppenheimer para obtener isótopos de carbono e hidrógeno intramoleculares e intermoleculares precisos. factores de fraccionamiento para isómeros de butano en equilibrio.
Los investigadores también calcularon la proporción de abundancia de n-butano a i-butano en equilibrios a diversas temperaturas. Descubrieron que los cálculos anteriores de fraccionamiento de isótopos utilizando un tratamiento de "corte" no eran adecuados para el estudio de los efectos de los isótopos en y entre los isómeros de butano.
Mientras tanto, sus resultados demostraron que el factor de fraccionamiento de isótopos específicos de la posición de equilibrio del i-butano era casi el doble del valor del n-butano para las sustituciones de isótopos de carbono o de hidrógeno, que podría servir como indicador para identificar los procesos relacionados con la isomerización de alcanos.
"Nuestro cálculo muestra que la abundancia de i-butano en equilibrio teóricamente debería ser mucho mayor que la de n-butano. Sin embargo, el cálculo contrasta con las observaciones en entornos naturales, lo que indica que la proporción de isómeros de butano puede controlarse mediante hidrocarburos precursores y mecanismos de formación, ", dijo el Dr. Liu Qi de IGCAS." Por ejemplo, la proporción puede heredar del kerógeno y ser modificada por procesos cinéticos durante la formación, y luego los procesos de craqueo del butano también pueden afectar las distribuciones de isótopos en el metano, etano, y propano ".
Sus resultados de cálculo se pueden utilizar más para calibrar mediciones experimentales, estableciendo nuevos geotermómetros, y reconocer los efectos de los isótopos cinéticos.
Los investigadores prosiguen la posible aplicación de los equilibrios de isótopos intramoleculares como un geotermómetro, así como un trazador de oxidaciones microbianas y orígenes abióticos de los hidrocarburos.
El estudio fue publicado en Geología química el 17 de diciembre.
