Isótopos são átomos de um mesmo elemento cujo núcleo contém um mesmo número de prótons (Z), porém um número diferente de nêutrons (N) e, consequentemente, massas diferentes. O hidrogênio, o primeiro e mais abundante elemento do universo, a partir do qual se formaram os demais, possui três isótopos, o Hidrogênio, também chamado de prótio, que cujo núcleo consiste em um único próton, o Deutério, que apresenta um núcleo formado por um próton e um nêutron e o trítio, que possui dois nêutrons e um próton em seu núcleo.
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A massa atômica dada na tabela periódica é a média ponderada da massa daquele elemento, levando em conta a abundância natural dos seus isótopos. A maioria dos elementos possui um ou mais, até 10 para o estanho (Sn), isótopos estáveis com proporções (abundâncias) naturais conhecidas. A Tabela abaixo apresenta exemplos de isótopos estáveis de elementos, suas respectivas massas e abundâncias naturais. Pequenas variações nessas proporções permitem a caracterização de diferentes materiais.
As variações isotópicas naturais são dadas com relação a padrões definidos para cada elemento e sua notação é feita em δ‰ para expressar de forma mais conveniente e legível as variações das razões isotópicas que normalmente estão na terceira a quinta casa decimal.
Os padrões internacionalmente utilizados para a determinação das variações isotópicas para os elementos leves mais comumente utilizados assim como suas respectivas razões (R) podem ser vistos na tabela abaixo.
Estas variações ocorrem devido ao fenômeno denominado Fracionamento Isotópico o qual se dá em processos físicos como mudança de estado, químicos como a precipitação e biológicos como a fotossíntese.
As variações nas concentrações das espécies isotópicas, em diferentes condições ou fases num sistema físico, sujeito a um determinado processo é que determinam diferentes assinaturas isotópicas dos materiais ou substâncias sujeitas à análise. As assinaturas isotópicas com relação ao δ13C‰ de diferentes materiais são apresentadas a seguir.
Assinaturas isotópicas com relação ao δ13C‰ de diferentes materiais (Wagner T., Magill C.R., Herrle J.O.,2018)
