PROCEDIMIENTOS ANALTICOS EN EL ESTUDIO DE LOS ISTOPOS

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PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS EN EL ESTUDIO DE LOS
ISÓTOPOS(Isótopos pesados)
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CONSIDERACIONES IMPORTANTES

• Elegir el método en función del tipo de material
  que se va a analizar.
• Determinar los factores que pueden afectar las
  relaciones isotópicas, P. ej. La estratigrafía,
  intemperismo, etc.
• Evitar trabajar con rocas alteradas, que hayan
  tenido influencia del agua de río o del mar,
  verificar que no contengan vetillas secundarias
  de calcita o sílice.
• Etiquetar las muestras en forma adecuada.
• Contar por lo menos con 10-30 kg de muestra de
  roca.

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(No Transcript)
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PREPARACIÓN MECÁNICA

• Base Muestra de roca (5-25 kg)
• PROCEDIMIENTO
• Descostrar la roca (prensa o martillo). En el
  campo se puede descostrar la roca usando como
  base la misma roca del afloramiento. Romper la
  muestra a pedazos con la forma de un puño
  (normal).
• Lavar la muestra con agua destilada.
• Quebrar la muestra en la trituradora de quijadas
  (fragmentos de 2-3 cm).
• Triturar la muestra usando un molino rodillos,
  discos de fierro o de Al2O3 (ca 1-2 mm).
• Homogeneizar y cuartear la muestra para obtener
  3 alícuotas representativas de 50 70 g
  (almacenar la muestra en bolsas de plástico).

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ANALÍSIS DE ROCA TOTAL
6. Almacenar el resto de la muestra en bolsas
de plástico. 7. Moler con pulverizador a ? 60 mm
? 3 fracciones a) Alícuota para
precontaminar y se desecha b) Alícuota para
FRX c) Alícuota para isotopía 8.
Alicuotización con un cuarteador pequeño hasta
100-150 mg. Se almacena en frascos de vidrio
previamente lavados con HNO3.
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Molino con disco de Al2O3
Quebradora de acero
Molino de rodillos
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Variedades de morteros utilizados en la
pulverización de rocas
acero
carburo de tungsteno
ágata
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Elementos contaminantes durante el uso de los
diferentes tipos de morteros
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ANÁLISIS PARA MINERALES Se recomienda realizar
una observación previa en lámina delgada 1.
Separación de fracciones utilizando tamices de
30, 60, 80, 100 mesh 1mesh 0.0025 mm (80-100
mesh 0.2-0.15 mm) Biotitas y hornblenda
normalmente se separan entre 80-100 mesh Zircón,
Titanita, Rutilo y Piroxeno ?100 mesh 2.
Separador magnético Frantz. Separa minerales,
utilizando las distintas susceptibilidades
magnéticas de los minerales. 3. Mesa Wilfley.
Separa minerales por distintas densidades vía
húmeda. 4. Mesa vibradora. Separa minerales por
forma, los minerales tabulares son separados de
los minerales prismáticos. 5. Líquidos pesados o
de densidades variables. Separa minerales en base
a su densidad.
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Mesa tipo Wilfley
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Separación por líquidos pesados Bromoformo Yoduro
de metano Solución Clerici Politungstato de
sodio
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Separador magnético tipo Frantz
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Ferromagnéticos magnetita Paramagnéticos
aumentan poco el campo magnético (Gt, tn, px,
hbl, bi) Diamagnéticos disminuyen el campo
magnético zr, rt, qz
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Tipos de concentrados Mica Feldespato de
potasio Plagioclasa Granate Circón Apatito Hornble
nda Vidrios
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PREPARACIÓN QUÍMICA Roca total Pesar ? 50 150
mg Minerales p. ej. Biotita ? 50-80 mg
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MÉTODO Rb-Sr, Sm-Nd

• Pesar la muestra en bombas de teflón en una
  balanza analítica de cinco dígitos (50-150 mg).
• Digerir en ácidos (HF/HNO3 y HClO4) para disolver
  la muestra.
• Dejar 48 horas (en la bomba de teflón tapada a
  90C) o bombas Parr (a 250C en el horno) y se
  generan fluoruros.
• Abrir las bombas y evaporar el ácido (SiF4).
• Agregar HClO4 para eliminar los fluoruros y
  formar sales de HClO4.
• Agregar HCl 6N y calentar la muestra. Aquí se
  elimina el oxígeno y los elementos estarán
  presentes en forma de cloruros. Evaporar a
  sequedad total.

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• 7. Agregar HCl 2N y evaporar.
• 8. Agregar el spike o trazador en caso de que se
  quiera determinar la concentración de algún
  elemento.
• 9. Añadir 1 ml de HCl 2N y centrifugar.
• 10. Pasar por columnas de intercambio iónico
  (P.ej. Rb, Sr, Nd, Sm, U, Pb).
• 11. Cargar la muestra en los filamentos.

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La resina de intercambio iónico es un polímero
orgánico insoluble en agua al cual están unidos
numerosos grupos de iones, pueden ser iones
positivos y/o negativos. Iones () Resina
básica (intercambio aniónico) Iones (-) Resina
ácida (intercambio catiónico) En este paso se
realiza la separación de los elementos deseados
ésto se hace cambiando la normalidad de los
ácidos y el tipo de ácido. Los elementos se
separan en forma de cloruros y en su caso
nitratos. RbCl, SrCl, REECl.
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Resina orgánica Se sulfuran (SO3H). Tienen
afinidad con el agua. La resina sufre una
expansión y el SO3H se ioniza. El anión está
unido a la matriz, no libera la carga tan
fácilmente, entonces la movilidad del H del agua
se restringe y para que un H salga debe ser
reemplazado por intercambio iónico. Pej, Ca
2H Na H HCl
funciona como un eluente, se separan de la resina
los iones del elemento deseado con HCl.
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• PREPARACIÓN QUÍMICA
• Para medir la calidad de los reactivos
  utilizados en el proceso químico y de los
  procedimientos del laboratorio
• TIPOS
• Blancos de aire
• Blancos de agua (MRo y MQ)
• Blancos de ácidos (HCl, HF, HNO3, HBr, H3PO4)
• Blancos de columna
• Blancos totales

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Columnas de intercambio iónico
tipo Sr-Spec
tipo DOWEX
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Campana de flujo laminar para la geoquímica de Pb
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La separación de Sr y Rb se realiza en columnas
de intercambio catiónico usando como eluente el
HCl. Un pequeño volumen de muestra es agregado a
las columnas de intercambio, la resina es
enjuagada con ácido hasta que el elemento deseado
es liberado de la resina y la fracción es
entonces colectada. La solución es evaporada
hasta sequedad.
Dowex Rb, Sr, REE
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0.4 N
HCl 0.18 N
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• CONDICIONES ÓPTIMAS DEL LABORATORIO
• Sistema de aire sobre- presurizado (? presión
  dentro del laboratorio que afuera para evitar la
  entrada de partículas extrañas).
• Usar agua desionizada (MR, MQ), y/o agua
  bidestilada.
• Sistema de aire filtrado.

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• ESPECTROMETRÍA DE MASAS
• Principio básico.
• Existen dos fuentes
• Fuente sólida Rb, Sr, Sm, Nd, U, Th, Pb
• Fuente de gases Ar, isótopos estables

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FILAMENTO El material del que está hecho puede
ser de Re, Ta, W, porque la temperatura que se
utiliza es muy alta, y este tipo de material es
muy resistente. La muestra se carga sobre el
filamento. Carga de la muestra (1 6 ml, en HCl).
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Carga de la muestra (ca. 50-400 ng) encima de los
filamentos de Re del espectrómetro de masas
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• ESPECTRÓMETRO DE MASAS DE IONIZACIÓN TÉRMICA
• (NIST, FINNIGAN MAT262)
• Fuentes de iones
• Evaporación
• Ionización
• El filamento se calienta y la muestra se evapora.
  
• La ionización provoca una elevación de la
  temperatura y al mismo tiempo se forma una nube
  de iones en un sistema de vacío.

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La nube pasa a un sistema de lentes
electromagnéticos que coliman esa nube hasta
hacer que se forme un haz de iones. Se acelera el
haz de iones y se dirige a un campo magnético
(H). El campo magnético (Imán, es como un prisma
que descompone la luz en sus masas). Para el Sr
lo descompone en sus cuatro masas ( el haz es
separado en sus masas y al final hay una serie de
dispositivos que se llaman colectores tipo
Faraday). Los iones golpean los colectores tipo
Faraday y se realizan cuentas por segundo. Al
llegar se produce una diferencia de potencial, se
tiene un sistema de amplificación, y se miden las
diferencias de potencial.
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La curvatura que se forma esta dada por r2
m2V/ eH2 Donde m masa V Diferencia de
potencial H Campo magnético e carga del
electrón r radio de curvatura del haz
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Diagrama esquemático de un espectrómetro de masas
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Espectrómetro de masas Finnigan modelo MAT-262.
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Metodología para K-Ar
Espectrómetro de masa con línea de purificación
del Ar
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Horno inductivo para la extracción del
Ar. Alternativamente se puede usar un laser para
fundir las muestras.