Isotopforholdet

Isotopförhållandet avser förhållandet mellan två isotoper av samma grundämne i ett prov. Även om isotoperna har liknande kemiska egenskaper uppvisar de olika massor, vilket leder till små skillnader i hur de deltar i fysiska och biologiska processer. Vanliga exempel är förhållandena 13C/12C, 18O/16O och 2H/1H.

I praktiken används ofta delta-notation för att beskriva isotopförhållanden relativt en standard. δX anger per mil (‰) hur mycket förhållandet i ett prov skiljer sig från standarden, där X är isotopen (till exempel 13C eller 18O). R är isotopförhållandet i provet och i standarden. Standarder som används inkluderar VPDB för kol och VSMOW för syre och väte. För att mäta små skillnader används avancerad masspektrometri och relaterade tekniker; vanliga instrument är IRMS (isotope ratio mass spectrometry) samt sekundära tekniker som TIMS och MC-ICP-MS.

Isotopförhållanden påverkas av fraktionering, en process där tunga och lätta isotoper fördelas olika mellan ämnen eller faser. Fraktionering kan vara kopplad till temperatur, kinetiska processer och biologiska mekanismer, vilket gör isotopförhållanden användbara som spår av miljöförhållanden och livsprocesser. Exempel på vanligt användbara isotoppar är δ13C och δ18O i kolväten och vatten, δ15N i biologiskt material samt δD.

Användningsområden är breda: paleoklimatforskning och hydrologi, arkeologi, livsmedelstillsyn och rättsmedicin, samt radiometrisk datering med radioaktiva isotoper som 14C. Isotopförhållanden tillåter därmed att man rekonstruerar miljö- och människohistorik samt spåra ursprung och processer i naturen.