绝对的同位素比值是如何获得的?

文摘   科学   2024-01-06 08:00   江苏  

来源:【高维度稳定同位素】公众号(ID:HDStableIsotope)

Photo credit: Huiming Bao.

在我以前的短文里曾经多次说过,在我们研究稳定同位素比值的时候,关心的是样品的与标样的同位素绝对比值(R)之间的差别,即δ值,而不是R本身。

你说不对啊。按照δ的定义(δ≡(R样品/R标样)-1),δ值就是通过R值算出来的啊!

上过我们2023年夏天在南京举办的同位素效应高级班的同学们知道,这是领悟同位素效应必须打通的第一条“筋脉”:测δ值时,这绝对比值R本身是用不到的!

关于这个绝对比值R,我能想到的当然也是非常重要的用处,就是计算地球上一个元素的摩尔质量。

那么,这个同位素绝对比值到底是如何获得的呢?

说是有三个办法 (Mana and Rienitz, 2010; Stoll-Werian et al., 2019),但是,前面两个办法基本上还是要假设一个绝对比值,所以还是靠第三个办法:需要精确地称量纯同位素物质,然后把它们混成不同的比例(gravimetrically prepared mixtures),再通过同位素质谱仪或其他测比值的方式来反推。但这种办法有称量过程导致的误差,往往同一物质测量得出的R值会有一个较大的变化范围,比如,不同研究者对VPDB国际标样的13RVPDB13C/12C)厘定有10‰的差别 (Hoffman and Rasmussen, 2022)。

Al Nier最先使用这种称量混合的办法 (Nier, 1950)。早期的研究大多是两相混合,后来在测硅元素的摩尔质量时发展成三相混合 (Mana and Rienitz, 2010)。最近这办法被数学上严密地推广到更精确的同位素绝对比值的测定 (Stoll-Werian et al., 2019)。这个领域的具体细节我就不懂了。不要问我,可以顺着下面的参考文献追追。


原创:鲍惠铭

出品:高维度稳定同位素

编辑:商艳凯

监制:鲍惠铭

Reference: 

Hoffman, D. W., and Rasmussen, C., 2022, Absolute Carbon Stable Isotope Ratio in the Vienna Peedee Belemnite Isotope Reference Determined by 1H NMR Spectroscopy: Analytical Chemistry, v. 94, no. 13, p. 5240-5247.

Mana, G., and Rienitz, O., 2010, The calibration of Si isotope ratio measurements: International Journal of Mass Spectrometry, v. 291, no. 1-2, p. 55-60.

Nier, A. O., 1950, A redetermination of the relative abundances of the isotopes of carbon, nitrogen, oxygen, argon, and potassium: Physical Review, v. 77, no. 6, p. 789.

Stoll-Werian, A., Flierl, L., Rienitz, O., Noordmann, J., Kessel, R., and Pramann, A., 2019, Absolute isotope ratios – Analytical solution for the determination of calibration factors for any number of isotopes and isotopologues: Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, v. 157, p. 76-83.

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