Náttúrufræðingurinn - 1993, Page 55

Árný E. Sveinbjörnsdóttir
Stöðugar samsætur súrefnis og
vetnis og not þeirra við
j arðhitarannsóknir
INNGANGUR
í þessari grein er fjallað um mæl-
ingar á súrefnis- og vetnissamsætum og
sagt frá því hvaða upplýsingar þær geta
gefið um eiginleika og ástand jarð-
hitakerfa og verða kerfin á Reykjanesi
og við Kröflu notuð sem dæmi. Mæl-
ingar á samsætum eru gerðar í rann-
sóknatæki sem á íslensku er nefnt
massagreinir (mass spectrometer).
Massagreinir var fyrst settur upp hér á
landi árið 1962, á Raunvísindastofnun
Háskólans. Var tækið gjöf frá Al-
þjóðakjarnorkumálastofnuninni í Vín
og ætlað til rannsókna á íslensku vatni.
Á sjöunda og áttunda áratug aldarinnar
voru fjölmargar mælingar gerðar á
vetnissamsætum íslensks vatns. Meðal-
tvívetnisstyrkur í úrkomu á landinu öllu
var metinn út frá mælingum á stað-
bundnu grunnvatni. Grunnvalnskerfi
voru skilgreind á grundvelli tvívetnis
og grunnvatnsstraumar landsins kort-
lagðir. Þá var einnig sýnl fram á að
hægt væri að nota styrk tvívetnis í
jarðhitavatni til að meta uppruna þess,
þ.e. hvar vatnið hafði fallið sent
úrkoma, og þannig áætla rennslisleiðir
þess frá upprunastað að sýnatökustað.
Þessi góði árangur Islendinga í massa-
greinisrannsóknum leiddi til þess að
auðsótt reyndist að fá annan, þegar sá
fyrri hafði runnið sitt skeið. Árið
1984 kom til landsins nýr massagreinir
sem hefur verið í stöðugri notkun
síðastliðin ár, til mælinga á súrefnis-
og vetnissamsætum í vatni.
SAMSÆTUR
Snemma á 20. öldinni voru leiddar
líkur að því að sum frumefni væru
gerð úr atómum með mismikinn
massa. Orðið „isotope“ (samsæta) var
fyrst notað árið 1913 um efni sem áttu
sæti á sama stað í lotukerfinu en voru
þó ekki eins. Fjöldi róteinda í kjarna
frumefnis er ávallt hinn sami og ræður
sæti þess í lotukerfinu. Auk rótcinda
eru nifteindir í kjarna. Fjöldi þeirra er
breytilegur. Massi atóma sama frum-
efnis getur því verið mismunandi þótt
þau sitji í sama sæli í lotukerfinu. Hver
gerð atóms er kölluð samsæta frum-
el'nis. Af vetni, sem hefur eina róteind,
eru samsætur með engri nifteind ('H)
algengastar, en næst koma samsætur
með einni nifteind, s.k. tvívetni (2H
eða D). Af súrefni, sem hefur átta
rótcindir, er samsæta með átta nift-
eindum ("’O) algengust, en næst kernur
gerð með tíu nifteindum (l80).
Með tilkomu massagreinis Aston
(1919) kornst mikill skriður á upp-
götvun og skráningu samsæta. Það ár
uppgötvuðust 202 samsætur af 71
frumefni. Giauque og Johnston (1929)
Náttúrufræðingurinn 62 (3-4), bls. 165-180, 1993.
165