Diluição isotópica

Análise por diluição isotópica é um método para determinar a quantidade de substâncias químicas. Na sua concepção mais simples, o método de diluição isotópica compreende a adição de quantidades conhecidas de substância enriquecida isotopicamente à amostra analisada. A mistura eficaz do padrão isotópico com a amostra efetivamente "dilui" o enriquecimento isotópico do padrão e isso forma a base do método de diluição isotópica. A diluição isotópica é classificada como método de padronização interna, porque o padrão (forma isotopicamente enriquecida de analito) é adicionado diretamente à amostra. Além disso, diferentemente dos métodos analíticos tradicionais que dependem da intensidade do sinal, a diluição do isótopo emprega proporções de sinal. Devido a essas duas vantagens, o método de diluição de isótopos é considerado entre os métodos de medição química de mais alto padrão metrológico.

História

O químico húngaro George de Hevesy recebeu o Prêmio Nobel de Química pelo desenvolvimento do método de radiorrastreamento, que é um precursor da diluição de isótopos.

A aplicação analítica do método de radiorrastreamento é um precursor da diluição isotópica. Este método foi desenvolvido no início do século XX por George de Hevesy pelo qual ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Química de 1943.

Uma aplicação inicial da diluição de isótopos na forma do método de radiorrastreamento foi a determinação da solubilidade do sulfeto de chumbo e do cromato de chumbo em 1913 por George de Hevesy e Friedrich Adolf Paneth. Nos anos 1930, o bioquímico estadunidense David Rittenberg foi pioneiro no uso da diluição isotópica em bioquímica, permitindo estudos detalhados do metabolismo celular.

Exemplo

Ilustração tutorial da análise de diluição de isótopos com contagem de peixes em lagos.

A diluição isotópica pode ser efetivamente explicada usando o método captura-recaptura da biologia - um método comumente usado em ecologia para estimar o tamanho de uma população de peixes.

A diluição isotópica pode ser comparada ao método de Lincoln-Petersen. Suponha que o número de peixes em um lago seja determinado. Cinco peixes rotulados são adicionados ao lago durante a primeira visita (n_B = 5). Na segunda visita, vários peixes são capturados e observa-se que a proporção de nativos para rotulados é 10:1. A partir disso, podemos estimar o número original de peixes no lago, n_A:

$n_{\mathrm {A} }=n_{\mathrm {B} }\times {\frac {10}{1}}=50$

Esta é uma visão simplificada da diluição de isótopos, mas ilustra as principais características da diluição de isótopos. Uma situação mais complexa surge quando a distinção entre peixes rotulados e não rotulados se torna imprecisa. Isso pode ocorrer, por exemplo, quando o lago já contém um pequeno número de peixes rotulados das experiências de campo anteriores. Em tal situação, a seguinte expressão pode ser empregada:

$n_{\mathrm {A} }=n_{\mathrm {B} }\times {\frac {R_{\mathrm {B} }-R_{\mathrm {AB} }}{R_{\mathrm {AB} }-R_{\mathrm {A} }}}\times {\frac {1+R_{\mathrm {A} }}{1+R_{\mathrm {B} }}}$

onde R_A é a proporção de peixes nativos para rotulados no lago, R_B é a proporção de peixes nativos para rotulados no lote de n_B peixes marcados que são adicionados ao lago, e R_AB é a proporção de peixes nativos para rotulados capturados durante a segunda visita.