Rasprostranjenost u prirodi

Pojam rasprostranjenost u prirodi (RA) odnosi se na udio izotopa nekog hemijskog elementa u prirodi (na Zemlji). Relativna atomska masa (kao vagani prosjek, izražen u jedinicama molskog udjela) ovih izotopa u atomskoj težini, navedenoj za dati element u periodnom sistemu. Rasprostranjenost izotopa varira od planete do planete, čak i od jednog do drugog mjesta na Zemlji, mada ostaje relativno ista tokom vremena (ili kratkoročno). Kao primjer, uranij ima tri prirodna izotopa: ²³⁸U, ²³⁵U i ²³⁴U. Redom, njihove RA zastupljenosti su: 99,2739 - 99,2752%; 0,7198 - 0,7202% i 0,0050 - 0,0059%.^[1] Tako naprimjer, ako bi se analiziralo 10 hiljada atoma uranija, očekivalo bi se pronaći 99.275 atoma izotopa ²³⁸U, oko 720 atoma ²³⁵U i vrlo malo (možda od 5 do 6) atoma ²³⁴U. Ovo je iz razloga što je izotop ²³⁸U daleko stabilniji od ²³⁵U i ²³⁴U, kao što to pokazuju i njihova vremena poluraspada: 4,468×10⁹ godina za ²³⁸U u odnosu na 7,038×10⁸ godina za ²³⁵U i 245.500 godina za ²³⁴U. Tačnije, pošto različitih izotopi uranija imaju različita vremena poluraspada, kada je Zemlja bila "mlađa", sastav izotopa uranija također je bio drugačiji, naprimjer, prije 1,7 milijardi godina RA uranija-235 bila je 3,1% a danas je 0,7%, pa je to osnovni razlog pojavi prirodnih nuklearnih fisijskih reaktora, što se ne može desiti u današnje vrijeme. Ipak, prirodna rasprostranjenost datog izotopa također je pod utjecajem vjerovatnoće njegovog nastanka putem nukleosinteze (kao što je to slučaj kod samarija; radioaktivni ¹⁴⁷Sm i ¹⁴⁸Sm su mnogo više rasprostranjeni od stabilnog ¹⁴⁴Sm) kao i od proizvodnje datog izotopa kao proizvoda prirodnog radioaktivnog raspada drugih izotopa (u slučaju radiogeničkih izotopa olova).

Danas je iz studija Sunca i primitivnih meteorita poznato, da je Sunčev sistem početno bio skoro homogen u aspektu izotopskog sastava. Devijacije od (evoluirajućeg) galatičkog prosjeka, lokalno uzorkovanog približno u vrijeme kada je počela nuklearna fuzija u Suncu, može se općenito izračunati putem masenog frakcioniranja uz dodatak ograničenog broja nuklearnih raspada i transmutacijskih procesa.^[2] Također postoje dokazi za "ubrizgavanje" kratkoživućih (danas nepostojećih) izotopa iz bliske eksplozije supernove, koja je možda potakla kolaps Sunčeve maglice.^[3] Stoga su odstupanja od njihove prirodne rasprostranjenosti na Zemlji često mjerene u dijelovima na hiljadu (jedan promil) jer su manje od jednog postotka (%). Jedini izuzetak ovom leži u "predsolarnim zrncima" nađenim u primitivnim meteoritima. Oni su zaobišli homogeniziranje, te često nose nuklearni "potpis" specifičnih procesa nukleosinteze u kojim su njihovi elementi nastali.^[4] U ovim materijalima, odstupanja od "prirodne rasprostranjenosti" često se mjere u razmjeri od 100.