Ge吸附到Fe(Ⅲ)氢氧化合物矿物表面同位素平衡分馏理论研究.pdfVIP

增刊 矿 物 学 报 279 Ge吸附到Fe(III)氢氧化合物矿物表面的 同位素平衡分馏理论研究 李雪芳，刘耘 (中国科学院地地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室，贵州赍粥550002) 1研究背景 誊耋篡耋曩萎美怨喜景淼嚣耋 作为一种新型的非传统同位素，Ge同位素有 同位素平衡分馏参数。 着极大的应用前景，但目前对其的研究还非常的 ^ 牟体 。 ／J佾 薄弱。现有的研究(Rou)【el等，2006；2008)表 明，作为Ge的两大储库．蛋白石和海水都富集重 首先，基于前人关于其它重金属的表面吸附 同位素。为了平衡这些重Ge同位素，必须找到 结构，推测Fe(III)氢氧化合物对Ge的表面吸附 一些比较大的轻Ge同位素“汇”，那么这些汇究 的几种可能存在结构，再用量子化学计算的方法 竟在哪里呢?Ge在自然界中最主要的富存环境 确定出最稳定的构型。溶液中的部分用“水滴 包括，硫化物还原环境、煤系、铁的氧化物或氢氧 法”来模拟。 化合物矿物、花岗和云英岩以及一些陨石等。我 们前期的研究(uXuefang等，2009)已经说明了Mayer公式(1947)，只要知道两种物质同位素交 硫化物还原环境和煤系都是轻Ge同位素巨大 换前后的简谐振动频率q，就可以精确地确定稳 的汇。 定同位素的平衡分馏系数。对于一个只有一个同 Fe(ⅡI)氢氧化合物矿物，像针铁矿、赤铁矿位素发生交换的反应： 以及水合铁矿等在土壤及陆地沉积物中是普遍存 A+B’—F+B (1) 在的，它们对一些重金属(包括Ge)有强烈地吸附其中带术表示含有重同位素的物种。同位素分馏 作用。另外，大洋铁锰结核及结壳的主要成份是 系数为： 铁锰氧化物及氢氧化合物，也可以吸附大量的 。一F一些堕f垒) r¨ Ge。所以，Fe(ⅡI)氢氧化合物对Ge的吸附作用 m群(廿J —c炉乒3荜6案舞％端筹富渊 ㈣ 其中，盯为分子的对称数， 我们计算了这些2c型复合物与自然水体中 幻； … ’圩 …7 平衡分馏系数(见表1)。不管是在酸性溶液中 矗是普朗克常数，屉是波兹曼常数。其中，‰用量 子化学计算的方法，在B3删-31l+G(d，p)， 频率换算因子l·05的水平下得到。 (OH)，；。)之间的分馏都约为．1．6‰，说明这些富 3 结果与讨论 Fe的氧化物环境，或者是铁锰结核与结壳都容易 富集轻Ge同位素。虽然分馏的程度不是很大， 结果表明，在Fe(m)氢氧化合物对Ge的吸 但由于这些环境存在的普遍性，也可能成为一类 附过程中，3类可能的表面吸附结构：二齿共角 Ge同位素的汇。本文的工作将为研究Ge同位素 (2C)、二齿共边(2E)及单齿(1V)型中(图1)，2C全球通量及循环提供又一理论依据。 型复合物是最稳定的。 矿物学报 图1％(0H)．吸附到n的氢氧化台钫矿蛳表面的 e)=自*∞(2c)．(b)=自#