Isotopenverdünnungsanalyse

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Die Isotopenverdünnungsanalyse (IVA) ist eine Technik zur Spuren- und Ultraspurenanalyse. Bis Anfang der 1990er Jahre wurde sie hauptsächlich für geologische Fragestellungen zu Rate gezogen, später zog sie jedoch als Routineanwendung in die analytischen Labors ein.

Die meisten Elemente besitzen eine natürliche Isotopenverteilung, die für natürliche Vorkommen der Elemente auf der ganzen Erde gleich ist. Bei der Analyse einer Probe mittels IVA wird ein Isotopenstandard mit nicht natürlicher, aber bekannter Isotopenverteilung hinzugegeben. Hierdurch wird die Isotopenverteilung in der Probe verändert. Nach Bestimmung der Isotopenverteilung mittels eines massenselektiven Detektors lässt sich so die ursprüngliche Isotopenverteilung bestimmen.

Die Isotopenverteilung RM lässt sich mittels folgender Formel berechnen:

C_{probe}= \frac{C_{Standard}*m_{Standard}*M_{Probe}} {{{m_{Probe}*M_{Standard}}}} \cdot \frac {A_{Standard}-R_{M} * B_{Standard}} {R_{M} * B_{Probe} - A_{Probe}}

Voraussetzungen für die IVA sind:

  • Das zu bestimmende Element muss Isotope besitzen, die langlebig genug sind;
  • es muss mit einem massenselektiven Detektor gearbeitet werden;
  • der hinzugegebene Standard muss mit der Probe im chemischen Gleichgewicht stehen.

Vorteile dieser Technik:

  • Nach Zugabe des Standards verfälscht ein Substanzverlust das Analyseergebnis nicht;
  • es ist eine Einpunktkalibrierung möglich;
  • der Verbrauch an Materialien ist äußerst gering;
  • bei der IVA handelt es sich um eine Absolutmethode;
  • sie ist hochpräzise.

Nachteile:

  • Nicht jedes Element verfügt über stabile (langlebige) Isotope;
  • massenselektive Detektoren sind zumeist teuer;
  • isotopenmarkierte Standardverbindungen sind ebenfalls teuer oder aufwendig zu synthetisieren;
  • das Erreichen des chemischen Gleichgewichts ist nicht mit jeder Probenmatrix möglich.