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　　不得不了解的5大同位素气体知识

　　5大有关同位素气体的基本概念

　　1、同位素(Isotope)

　　由于原子核所含有的中子数不同具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8

　　2、稳定同位素(Stable isotope)

　　同位素可分为两大类：放射性同位素(radioactive isotope)和稳定同位素(stable isotope)凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素，无可测放射性的同位素是稳定同位素其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物例如206Pb和87Sr等另一大部分是天然的稳定同位素 即自核合成以来就保持稳定的同位素， 例如12C和13C、18O和16O等与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性， 如14C这些不稳定的"放射性同位素"将会衰变成稳定同位素。

　　氙气同位素

　　3、同位素丰度(Isotope abundance)

　　①绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额，常以该同位素与1H(取1H=1012)或28Si(28Si=106)的比值表示这种丰度一般是由太阳光谱和陨石的实测结果给出元素组成， 结合各元素的同位素组成计算的

　　②相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量例如12C=98.892%，13C=1.108%大多数元素由两种或两种以上同位素组成， 少数元素为单同位素元素 例如19F=100%

　　4、R值和δ值

　　一般定义同位素比值R为某一元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比.例如D/H、13C/12C、34S/32S等，由于轻元素在自然界中轻同位素的相对丰度很高，而重同位素的相对丰度都很低，R值就很低且冗长繁琐不便于比较， 故在实际工作中通常采用样品的δ值来表示样品的同位素成分②样品(sq)的同位素比值Rsq与一标准物质(st)的同位素比值(Rst)比较。 比较结果称为样品的δ值其定义为：

　　δ(‰)=(Rsq/Rst-1)×1000

　　即样品的同位素比值相对于标准物质同位素比值的千分差

　　5、同位素标准(Isotope standard)

　　δ值的大小显然与所采用的标准有关所以在作同位素分析时首先要选择合适的标准，不同的样品间的比较也必须采用同一标准才有意义对同位素标准物质的一般要求是：

　　(a)组成均一性质稳定；

　　(b)数量较多 以便长期使用；

　　(c)化学制备和同位素测量的手续简便；

　　(d)大致为天然同位素比值变化范围的中值便用于绝大多数样品的测定；

　　(e)可以做为世界范围的零点。目前国际通用的同位素标准是由国际原子能委员会(IAEA)和美国国家标准和技术研究所(NIST)颁布的 其主要的分析标准和数据报道如下：

　　(1)氢同位素：分析结果均以标准平均大洋水(Standard Mean Ocean Water，即SMOW)为标准报导这是一个假象的标准，以它作为世界范围比较的基点，其D/H SMOW=(155.76±0.10)×10-6事实上并不存在SMOW这样一种无知， 它是根据NBS-1定义的NBS-1是由NBS分发的一个水样，它是用Potome河水制成的蒸馏水，相对于SMOW，其氢同位素比值为：δDNBS-1=-47.6‰后来IAEA分发了两个用作同位素标准的水样V-SMOW和SLAP 其氢同位素比值分别为δDVSMOW=0‰；δDSLAP=-428‰

　　(2)碳同位素：标准物质为美国南卡罗来纳州白垩纪皮狄组层位中的拟箭石化石(Peedee Belemnite 即PDB)，其13C/12C=(11237.2±90)×10-6 定义其δ13C=0‰

　　(3)氧同位素：大部分氧同位素分析结果均以SMOW标准报导，它是根据水样NBS-1定义的，18O/16O SMOW=(2005.2±0.43)×10-6，17O/16O SMOW=(373±15)×10-6；而在碳酸盐样品氧同位素分析中则经常采用PDB标准，其18O/16O=2067.1×10-6，它与SMOW标准之间存在转换关系相对于SMOW NBS-1的样同位素比值为：δ18ONBS-1=-7.94‰两个IAEA标准水样VSMOW和SLAP的氧同位素比值分别为：

　　δ18OVSMOW=0‰；δ18OSLAP=-55.50‰

　　(4)硫同位素：标准物质选用Canyon Diablo铁陨石中的陨硫铁(Troilite)，简称CDT34S/32S CDT=0.0450045±93，定义CDT的δ34S=0‰

　　(5)氮同位素：选空气中氮气为标准15N/14N=(3.676.5±8.1)×10-6，定义其δ15N=0‰

　　(6)硅同位素：硅同位素组成常以30Si/28Si比值表示，标准是石英砂NBS-28，定义其δ30Si=0‰

　　(7)硼同位素：采用SRM951硼酸做为标准，NBS推荐的11B/10B比值为4.04362±0.00137

　　定义其δ11B=0‰

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