Isotopenverteilung

Isotopenverteilung bezeichnet die relative Häufigkeit der verschiedenen Isotope eines Elements in einer Probe oder in der Natur. Sie beschreibt, wie häufig jedes Isotop vorkommt, typischerweise als Prozentsatz oder als Bruchteil der Gesamtatome. Bei natürlich vorkommenden Elementen ist die Verteilung durch Stabilität und historische Prozesse bestimmt.

Zur Bestimmung der Isotopenverteilung kommen Messverfahren wie die Isotopenratens Massenspektrometrie (IRMS), TIMS und MC-ICP-MS zum Einsatz. Ergebnisse werden oft in der Delta-Notation angegeben, zum Beispiel δ13C oder δ18O, gemessen gegenüber definierten Referenzstandards wie VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite) oder VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water). Die Messgenauigkeit erlaubt feine Unterscheidungen in der Verteilung, die auf Umwelt- oder Prozessunterschiede hinweisen.

Beispiele häufiger Verteilungen: Kohlenstoff umfasst natürlich ca. 12C 98,93 % und 13C 1,07 %, während 14C als Radiotopespur vorkommt. Chlor besteht zu etwa 35Cl 75,77 % und 37Cl 24,23 %. Sauerstoff liegt überwiegend als 16O vor (etwa 99,76 %); 17O und 18O treten mit ca. 0,038 % bzw. 0,205 % auf. Für Stickstoff entspricht 14N etwa 99,63 % und 15N rund 0,37 %.

Isotopenverteilungen liefern Informationen über Entstehung, Alter und Umweltbedingungen. In der Geowissenschaft helfen sie bei der Rekonstruktion von Klimaverhältnissen (z. B. δ18O in Eis), der Paläobiologie, der Archäologie (Radiokarbon-Datierung) sowie in Umweltforschung und Nuklearphysik. Prozesse wie massenabhängige Fraktionierung verschieben Isotopenhäufigkeiten in charakteristischer Weise; massenunabhängige Fraktionierung tritt in bestimmten Atmosphärenprozessen auf und erfordert separate Interpretationen.