p A análise isotópica específica de posição (PSIA) é uma técnica que mede a composição isotópica de uma determinada posição em uma molécula. Ele pode fornecer informações valiosas sobre os mecanismos de formação de uma molécula. p Butano (C ₄ H ₁₀ ) representa um hidrocarboneto típico de origem biótica ou abiótica em condições profundas da Terra. Possui dois isômeros estruturais:butano normal (n-butano) e isobutano (i-butano). As composições de isótopos intramoleculares de C ₄ H ₁₀ prometem servir como um novo termômetro e marcador.

p Um grupo de pesquisa internacional liderado pelo Prof. Liu Yun do Instituto de Geoquímica da Academia Chinesa de Ciências (IGCAS) conduziu modelagem química quântica com correções além da aproximação harmônica e a aproximação de Born-Oppenheimer para obter carbono intramolecular e intermolecular preciso e isótopo de hidrogênio fatores de fracionamento para isômeros de butano em equilíbrio.

p Os pesquisadores também calcularam a razão de abundância de n-butano para i-butano em equilíbrio em várias temperaturas. Eles descobriram que os cálculos anteriores de fracionamento de isótopos usando tratamento "cutoff" não eram adequados para o estudo dos efeitos dos isótopos dentro e entre os isômeros de butano.

p Enquanto isso, seus resultados demonstraram que o fator de fracionamento isotópico específico da posição de equilíbrio do i-butano foi quase duas vezes o valor do n-butano para substituições de isótopos de carbono ou hidrogênio, que pode servir como um indicador para identificar os processos relacionados à isomerização de alcanos.

p "Nosso cálculo mostra que a abundância de i-butano em equilíbrio teoricamente deveria ser muito maior do que a de n-butano. No entanto, o cálculo contrasta com as observações em ambientes naturais, indicando que a proporção de isômeros de butano pode ser controlada por hidrocarbonetos precursores e mecanismos de formação, "disse o Dr. Liu Qi do IGCAS." Por exemplo, a proporção pode herdar do querogênio e ser modificada por processos cinéticos durante a formação, e então os processos de craqueamento do butano também podem afetar as distribuições de isótopos no metano, etano, e propano. "

p Seus resultados de cálculo podem ser posteriormente utilizados para calibrar medições experimentais, estabelecendo novos geotermômetros, e reconhecer os efeitos do isótopo cinético.

p Os pesquisadores prospectam o potencial de aplicação de equilíbrios isotópicos intramoleculares como um geotermômetro, bem como um marcador de oxidações microbianas e origens abióticas de hidrocarbonetos.

p O estudo foi publicado em Geologia Química em 17 de dezembro.