En física , la abundancia natural (AN) se refiere a la abundancia de isótopos de un elemento químico tal como se encuentran naturalmente en un planeta . La masa atómica relativa (un promedio ponderado, ponderado por cifras de abundancia de fracciones molares ) de estos isótopos es el peso atómico que figura para el elemento en la tabla periódica . La abundancia de un isótopo varía de un planeta a otro, e incluso de un lugar a otro de la Tierra, pero permanece relativamente constante en el tiempo (en una escala de corto plazo).
Como ejemplo, el uranio tiene tres isótopos naturales : 238 U, 235 U y 234 U. Sus respectivas abundancias naturales de fracciones molares son 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% y 0,0050–0,0059%. [1] Por ejemplo, si se analizaran 100.000 átomos de uranio, se esperaría encontrar aproximadamente 99.274 átomos de 238 U, aproximadamente 720.235 átomos de U y muy pocos (muy probablemente 5 o 6) átomos de 234 U. Esto se debe a que el 238 U es mucho más estable que el 235 U o el 234 U, como lo revela la vida media de cada isótopo: 4,468 × 10 9 años para el 238 U, en comparación con 7,038 × 10 8 años para el 235 U y 245 500 años para el 234 U. .
Exactamente porque los diferentes isótopos de uranio tienen vidas medias diferentes, cuando la Tierra era más joven, la composición isotópica del uranio era diferente. A modo de ejemplo, hace 1,7×10 9 años la AN de 235 U era del 3,1% frente al 0,7% actual, y eso permitió que se formara un reactor de fisión nuclear natural , algo que hoy no puede ocurrir.
Sin embargo, la abundancia natural de un isótopo determinado también se ve afectada por la probabilidad de su creación en la nucleosíntesis (como en el caso del samario ; el 147 Sm y el 148 Sm radiactivos son mucho más abundantes que el 144 Sm estable) y por la producción de un isótopo determinado. como hija de isótopos radiactivos naturales (como en el caso de los isótopos radiogénicos del plomo ).
Ahora se sabe, gracias al estudio del Sol y de los meteoritos primitivos, que el sistema solar era inicialmente casi homogéneo en composición isotópica. Las desviaciones del promedio galáctico (en evolución), muestreado localmente alrededor del momento en que comenzó la quema nuclear del Sol, generalmente pueden explicarse por el fraccionamiento de masa (ver el artículo sobre fraccionamiento independiente de la masa ) más un número limitado de procesos de transmutación y desintegración nuclear. [2] También hay evidencia de la inyección de isótopos de vida corta (ahora extintos) de una explosión de supernova cercana que puede haber desencadenado el colapso de la nebulosa solar. [3] Por lo tanto, las desviaciones de la abundancia natural en la Tierra a menudo se miden en partes por mil ( por mil o ‰) porque son menos del uno por ciento (%).
Una excepción a esto son los granos presolares que se encuentran en los meteoritos primitivos. Estos pequeños granos se condensaron en los flujos de estrellas evolucionadas ("moribundas") y escaparon de los procesos de mezcla y homogeneización en el medio interestelar y en el disco de acreción solar (también conocido como nebulosa solar o disco protoplanetario). [4] [ se necesita aclaración ] Como condensados estelares ("polvo de estrellas"), estos granos llevan las firmas isotópicas de procesos de nucleosíntesis específicos en los que se formaron sus elementos. [5] En estos materiales, las desviaciones de la "abundancia natural" a veces se miden en factores de 100. [ cita necesaria ] [4]
La siguiente tabla muestra las distribuciones de isótopos terrestres para algunos elementos. Algunos elementos, como el fósforo y el flúor , sólo existen como un único isótopo, con una abundancia natural del 100%.