1. 同位素海洋化學(xué)
只能是理論上說(shuō)一說(shuō),實(shí)際上目前還辦不到,。
氘和氚都是氫的同位素,,由氘和氚與氧組成的也是水,,但叫重水,。海水中氘的含量為十萬(wàn)分之三,,即1升海水中含有0.03克氘,。地球上海水的總體積為13.7億立方公里,,所以海水中總共含有40萬(wàn)億噸的氘,。
但要把氘從海水中提取出來(lái)是非常困難的,。
首先是制取重水。重水也是水,,與普通的水化學(xué)性質(zhì)完全相同,,只是物理性質(zhì)稍有不同。比如,普通水的密度為1克/厘米^3,,而重水的密度為1.056克/厘米^3,;普通水的沸點(diǎn)為100℃,重水的沸點(diǎn)為101.42℃,;普通水的冰點(diǎn)為0℃,,重水的冰點(diǎn)為 3.8℃;普通水很容易被電解為氫和氧,,而重水很難被電解,。此外,普通水能夠滋養(yǎng)生命,,培育萬(wàn)物,,而重水則不能使種子發(fā)芽。人和動(dòng)物若是喝了重水,,還會(huì)引起死亡,。
在工業(yè)上,通常是利用普通水與重水的沸點(diǎn)差和電解性質(zhì)不同來(lái)制取重水,。就是反復(fù)蒸發(fā)或電解水,,最后剩下的就是高濃度的重水了,然后再電解,,就可以制得氘,。
但目前也只是為核電站制取重水,用來(lái)制造重水型反應(yīng)堆(現(xiàn)在這種反應(yīng)堆已經(jīng)淘汰了),,還沒(méi)有用此方法制取氘,。主要是工藝技術(shù)還不成熟,能耗也太高,,不合算,。
2. 同位素 化學(xué)
具有相同質(zhì)子數(shù),不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素(Isotope),。
例如:氕,、氘和氚,它們?cè)雍酥卸加?個(gè)質(zhì)子,,但是它們的原子核中卻分別有0個(gè)中子,、1個(gè)中子及2個(gè)中子,所以它們互為同位素,。其中,,氕的相對(duì)原子質(zhì)量為1.007947,氘的相對(duì)原子質(zhì)量為2.274246,,氚的相對(duì)原子質(zhì)量為3.023548,,氘幾乎比氕重一倍,,而氚則幾乎比氕重二倍。
同位素具有相同原子序數(shù)的同一化學(xué)元素的兩種或多種原子之一,,在元素周期表上占有同一位置,,化學(xué)性質(zhì)幾乎相同(氕、氘和氚的性質(zhì)有些微差異),,但原子質(zhì)量或質(zhì)量數(shù)不同,,從而其質(zhì)譜性質(zhì)、放射性轉(zhuǎn)變和物理性質(zhì)(例如在氣態(tài)下的擴(kuò)散本領(lǐng))有所差異,。同位素的表示是在該元素符號(hào)的左上角注明質(zhì)量數(shù)(例如碳14,,一般用14C來(lái)表示)。
在自然界中天然存在的同位素稱為天然同位素,,人工合成的同位素稱為人造同位素,。如果該同位素是有放射性的話,會(huì)被稱為放射性同位素,。每一種元素都有放射性同位素,。有些放射性同位素是自然界中存在的,有些則是用核粒子,,如質(zhì)子,、a粒子或中子轟擊穩(wěn)定的核而人為產(chǎn)生的。
基本性質(zhì)
同位素是具有相同原子序數(shù)的同一化學(xué)元素的兩種或多種原子之一,,在元素周期表上占有同一位置,,化學(xué)行為幾乎相同,但原子量或質(zhì)量數(shù)不同,,從而其質(zhì)譜行為,、放射性轉(zhuǎn)變和物理性質(zhì)(例如在氣態(tài)下的擴(kuò)散本領(lǐng))有所差異。同位素的表示是在該元素符號(hào)的左上角注明質(zhì)量數(shù)(質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)),,左下角注明質(zhì)子數(shù),。 例如碳14,一般用14C而不用C-14,。
自然界中許多元素都有同位素,。同位素有的是天然存在的,有的是人工制造的,,有的有放射性,有的沒(méi)有放射性,。
同一元素的同位素雖然質(zhì)量數(shù)不同,,但他們的化學(xué)性質(zhì)基本相同(如:化學(xué)反應(yīng)和離子的形成),物理性質(zhì)有差異[主要表現(xiàn)在質(zhì)量上(如:熔點(diǎn)和沸點(diǎn))],。自然界中,,各種同位素的原子個(gè)數(shù)百分比一定。
同位素是指具有相同核電荷但不同原子質(zhì)量的原子(核素)。在19世紀(jì)末先發(fā)現(xiàn)了放射性同位素,,隨后又發(fā)現(xiàn)了天然存在的穩(wěn)定同位素,,并測(cè)定了同位素的豐度。大多數(shù)天然元素都存在幾種穩(wěn)定的同位素,。同種元素的各種同位素質(zhì)量不同,,但化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。
自19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)了放射性以后,,到20世紀(jì)初,,人們發(fā)現(xiàn)的放射性元素已有30多種,而且證明,,有些放射性元素雖然放射性顯著不同,,但化學(xué)性質(zhì)卻完全一樣。
3. 同位素在海洋地球化學(xué)中的應(yīng)用
自然界中氧以16O,、17O,、18O三種同位素的形式存在,相對(duì)豐度分別為99.756%,、0.039%,、0.205%[1],天然物質(zhì)的氧同位素組成通常用由18O/16O比值確定的δ(18O)來(lái)描述,,一般采用標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水(SMOW)作為標(biāo)準(zhǔn)品,。
氧同位素在地球科學(xué)中廣泛用于確定成巖成礦物質(zhì)來(lái)源及成巖成礦溫度。在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上有廣泛應(yīng)用前景,。氧同位素在地理學(xué)中被用作年代確定的參考,,常用于冰川的斷代。
4. 海洋同位素階段
氧同位素的原理是自然界中氧以16O,、17O,、18O三種同位素的形式存在,相對(duì)豐度分別為99.756%,、0.039%,、0.205%,天然物質(zhì)的氧同位素組成通常用由18O/16O比值確定的δ(18O)來(lái)描述,,一般采用標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水(SMOW)作為標(biāo)準(zhǔn)品,。
氧同位素在地球科學(xué)中廣泛用于確定成巖成礦物質(zhì)來(lái)源及成巖成礦溫度。在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上有廣泛應(yīng)用前景,。
氧同位素在地理學(xué)中被用作年代確定的參考,,常用于冰川的斷代。
5. 海水氧同位素
氘和氚都是氫的同位素,,由氘和氚與氧組成的也是水,,但叫重水,。海水中氘的含量為十萬(wàn)分之三,即1升海水中含有0.03克氘,。地球上海水的總體積為13.7億立方公里,,所以海水中總共含有40萬(wàn)億噸的氘。
但要把氘從海水中提取出來(lái)是非常困難的,。
首先是制取重水,。重水也是水,與普通的水化學(xué)性質(zhì)完全相同,,只是物理性質(zhì)稍有不同,。比如,普通水的密度為1克/厘米^3,,而重水的密度為1.056克/厘米^3,;普通水的沸點(diǎn)為100℃,重水的沸點(diǎn)為101.42℃,;普通水的冰點(diǎn)為0℃,,重水的冰點(diǎn)為 3.8℃;普通水很容易被電解為氫和氧,,而重水很難被電解,。此外,普通水能夠滋養(yǎng)生命,,培育萬(wàn)物,,而重水則不能使種子發(fā)芽。人和動(dòng)物若是喝了重水,,還會(huì)引起死亡,。
在工業(yè)上,通常是利用普通水與重水的沸點(diǎn)差和電解性質(zhì)不同來(lái)制取重水,。就是反復(fù)蒸發(fā)或電解水,,最后剩下的就是高濃度的重水了,然后再電解,,就可以制得氘,。
但目前也只是為核電站制取重水,用來(lái)制造重水型反應(yīng)堆(現(xiàn)在這種反應(yīng)堆已經(jīng)淘汰了),,還沒(méi)有用此方法制取氘,。主要是工藝技術(shù)還不成熟,能耗也太高,,不合算,。