某种元素的稳定同位素比值经过物理化学过程变化（如化学反应、 相变、分子扩散等）后发生的改变。 4. 同位素分馏（isotopic fractionation/segregation ） 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素 同位素性质差异 状态条件 H 2 16 O H 2 18 O 分子量 18.01629 20.02948 密度（g cm － 3 ） 25 ℃ 0.9970 1.1041 熔点 1 atm 0 ℃ 3.80 ℃ 沸点 1 atm 100 ℃ 101.43 ℃ 相对蒸气压 1 atm, 20 ℃ 1.008 atm 1.000 atm 问：为什么会发生同位素分馏？
某种元素的稳定同位素比值经过物理化学过程变化（如化学反应、 相变、分子扩散等）后发生的改变。 4. 同位素分馏（isotopic fractionation/segregation ） 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素 同位素性质差异 状态条件 H 2 16 O H 2 18 O 分子量 18.01629 20.02948 密度（g cm － 3 ） 25 ℃ 0.9970 1.1041 熔点 1 atm 0 ℃ 3.80 ℃ 沸点 1 atm 100 ℃ 101.43 ℃ 相对蒸气压 1 atm, 20 ℃ 1.008 atm 1.000 atm 问：为什么会发生同位素分馏？
B A BA R R α − = 汽 水 汽水 ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ = − OH OH OH OH 16 2 18 2 16 2 18 2 α 同位素分馏系数（α） 产物与反应物中某稳定同位素比值之商，即 4. 同位素分馏（isotopic fractionation/segregation） 如 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素
B A BA R R α − = 汽 水 汽水 ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ = − OH OH OH OH 16 2 18 2 16 2 18 2 α 同位素分馏系数（α） 产物与反应物中某稳定同位素比值之商，即 4. 同位素分馏（isotopic fractionation/segregation） 如 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素
●同位素交换反应（热力学分馏） 不同化合物之间、不同相间、或单分子之间的同位素交换。如: ●同位素动力分馏 由于分子量差异导致的同位素运动速度不同而引起的分馏。 如： C16 O18 O 比 C16 O 2扩散速度小22‰，在分子扩散过程中引起分馏。 H 2O+HD HDO+H 2 16 O 2+C18O C16O+16 O18 O 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素 5. 同位素分馏机理
●同位素交换反应（热力学分馏） 不同化合物之间、不同相间、或单分子之间的同位素交换。如: ●同位素动力分馏 由于分子量差异导致的同位素运动速度不同而引起的分馏。 如： C16 O18 O 比 C16 O 2扩散速度小22‰，在分子扩散过程中引起分馏。 H 2O+HD HDO+H 2 16 O 2+C18O C16O+16 O18 O 一、有关概念和表示法 §8-1 海洋中的稳定同位素 5. 同位素分馏机理
以Η216Ο和Η218Ο为例。蒸发后气相中二者的摩尔分数比等于二者 分压比。 ‰ 18 18 18 18 16 16 16 16 18 16 16 18 18 16 18 18 16 16 18 16 0 O O OO 0 O O OO O 0 O O 0 O O O O O 18 SMOW O O SM O o OW O 1.00 1 δ O 1000 1000 1 1000 8 20 C 8 p y px p y px x R x p R p y y y x R R y x R x x α α − = = = − − =× × × = − 水 水 气 气 气 ＝＝ ＝ ＝ （＝ － ） （ ） 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏 §8-1 海洋中的稳定同位素 1. 平衡蒸发过程和凝聚过程 ●平衡蒸发过程
以Η216Ο和Η218Ο为例。蒸发后气相中二者的摩尔分数比等于二者 分压比。 ‰ 18 18 18 18 16 16 16 16 18 16 16 18 18 16 18 18 16 16 18 16 0 O O OO 0 O O OO O 0 O O 0 O O O O O 18 SMOW O O SM O o OW O 1.00 1 δ O 1000 1000 1 1000 8 20 C 8 p y px p y px x R x p R p y y y x R R y x R x x α α − = = = − − =× × × = − 水 水 气 气 气 ＝＝ ＝ ＝ （＝ － ） （ ） 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏 §8-1 海洋中的稳定同位素 1. 平衡蒸发过程和凝聚过程 ●平衡蒸发过程
－体系中的两相（态）处于瞬时平衡。 －凝聚物（态）产生后即与体系分离。 若 “f ”为剩余水蒸气的分数，则 () () 18 0 1 1 18 1 δ O( ) 1 1000 1 1000 1 δ O( ) 1 1000 f f a f α α α α α − − − = ×≈ × ⎛ ⎞ = × ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 雨水 － － 蒸气 － 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏 §8-1 海洋中的稳定同位素 1. 平衡蒸发过程和凝聚过程 ●凝聚过程——瑞利蒸馏（Rayleigh distillation ） 式中 α0－初始分馏系数， a－瞬时分馏系数， α－平均分馏系数。 相同温度下 α0 ≈a ≈ α
－体系中的两相（态）处于瞬时平衡。 －凝聚物（态）产生后即与体系分离。 若 “f ”为剩余水蒸气的分数，则 () () 18 0 1 1 18 1 δ O( ) 1 1000 1 1000 1 δ O( ) 1 1000 f f a f α α α α α − − − = ×≈ × ⎛ ⎞ = × ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 雨水 － － 蒸气 － 二、天然界水循环过程中氢氧同位素的分馏 §8-1 海洋中的稳定同位素 1. 平衡蒸发过程和凝聚过程 ●凝聚过程——瑞利蒸馏（Rayleigh distillation ） 式中 α0－初始分馏系数， a－瞬时分馏系数， α－平均分馏系数。 相同温度下 α0 ≈a ≈ α