3稳定性同位素分析.ppt

复习以前的内容 核物理与辐射防护基本知识； 放射性测量 固体闪烁仪 液体闪烁仪 稳定同位素分析 一、原子的稳定性 原子核的稳定性，是指原子核不会自发地改变其质子数、中子数和它的基本性质。按原子核的稳定性可分为稳定原子核和不稳定(或放射性)原子核两类。 原子核的结合能 原子核的结合能非常大，所以一般原子核都是非常稳定的系统。然而，不同原子核的稳定程度不同。 结合能与原子核内核子之比，称为比结合能 核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。 1、原子核中的质子数等于和大于84（钋）的原子核是不稳定的。即原子序数84以后的元素均为放射性元素。 2、具有少于84个质子的原子核，质子数和中子数均为偶数时，其核稳定。 3、质子数或中子数等于2，8，20，28，50，82，126的原子核特别稳定。这些数称为幻数。质子数和中子数都是幻数，称为双幻数核。 4.中子数和质子数之比n／p，在Z＜20（钙）时n／p=1，原子核稳定。随着原子序数增加，n／p值增大，比值越大，稳定性越差。 5、质子数Z的稳定范围在1-83（铋）,但没有Z=43（锝）、61（钷）的稳定核素。 6、核子数A的稳定范围在1-209，但没有A=5、8的稳定核素。 7、中子数N的稳定范围在0-126，其中没有N=19、21、35、39、45、61、89、115、123的稳定核素。 二、同位素的组成 同位素丰度元素中某种同位素的含量。 自然界中存在的某一元素的各种同位素的相对含量(以原子百分计)。 氢的同位素丰度：1H=99.985％，2H=0.015％；氧的同位素丰度：16O=99.76％，17O=0.04％，18O=0.20％。 同位素组成存在一定范围的涨落，天然物质中，较重元素相对恒定。轻元素不断地分离，由于衰变某些元素的的同位素不断产生或消灭。 绝对丰度：指某一种同位素在所有稳定同位素总量中的相对份额。 相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量。如12C=98.90％。 同位素丰度有以下规律： ①原子序数在27（钴）号以前的元素中，往往有一种同位素的丰度占绝对优势。如14N为99.64％，15N为0.36％。大于27号的元素同位素的丰度趋向于平均，如锡的10种天然同位素中丰度最大的是120Sn，为32.4％。 ②原子序数为偶数的元素中，往往是偶数中子数同位素的丰度大。如硫的天然同位素中，32S，33S，34S，36S，其大致丰度为95.02％，0.75％，4.21％，0.02％。 三、同位素分离 同位素分离是研究同一元素的不同同位素之间的分离，被分离的同位素应属同一原子序数的同一元素，例如235U和238U的分离，1H、2H、和3H间的分离。 (1)直接利用同位素质量差别，如电磁分离，离心分离； (2)利用平衡分子传递性质的差别；如扩散、热扩散、离子迁移，分子蒸馏； (3)利用热力学性质上的差别(化学平衡和相平衡)，如精馏、化学交换、萃取、吸收、吸附、离子交换、结晶； (4)利用同位素化学反应动力学性质上的差别，如电解、光化学分离(包括激光分离)。 13C、18O、15N等分析技术广泛应用于生物、医学、环保、农药等领域。 稳定性核素分析通常是指对样品中被研究元素的同位素丰度的测定，如15N标记的L色氨酸、13C标记的呼气试验。 稳定性同位素探测技术SIP，如质谱法、核磁场共振、光谱法、气相色谱法、中子活化法。 一、质谱分析 质谱分析法（MS）是将分析样品离子化，使带正电的离子加速并在电磁场的作用下，按不同的质荷比(m/z)分开，形成相应的质谱图。根据质谱峰出现的位置，可进行定性分析，根据质谱峰的强度可进行定量分析。 质谱法的特点 ? 质谱仪 质谱仪的种类 有机质谱仪： 气相色谱质谱联用仪GC-MS 液相色谱-质谱联用仪LC-MS：液相色谱仪经接口与质谱计结合而构成的液相色谱－质谱法的分析仪器。 其他有机质谱质谱仪 无机质谱仪 火花源双聚焦质谱仪 感应耦合等离子体质谱仪ICP-MS：一种高灵敏度的痕量分析仪器。利用ICP 产生的离子进行质谱分析，从而完成元素定性、半定量和定量分析的测定。括能分析难测定元素，即稀土元素，贵金属，铀等、能与色谱分析联用进行元素形态分析等优点。 二次离子质谱仪SIMS：这是用来检测材料的一种仪器，即是利用离子束把待分析的材料从表面溅射出来，然后再检测出离子组分并进行质量分析。 单聚焦磁场分析器 双聚焦分析器 四极杆质谱仪 飞行时间质谱仪 离子阱质谱仪 傅立叶变换质谱仪 质谱分析在分子生物学和医药学中的应用 蛋白质和多肽的相对分子质量的测定 肽谱测定 肽序列的测定 多糖结构的测定 寡核苷酸和核酸的分析 药物代谢 微生物鉴定 其他应用 二、同位素稀释质谱法IDMS 将已知质量和丰度的浓缩稳定同位素作