下载文档原格式
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------03 第三章(氢氧同位素)Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes第三章氢氧稳定同位素Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes1/ 49轻元素稳定同位素的基本特点1.原子量低，一般小于36。
2.同位素相对质量差大。
3.形成共价键，键性与同位素分馏有很大关系。
4.化学价可变，在化合价变化过程中会发生大的同位素分馏5.小丰度同位素的相对丰度为千分之几到百分之几，便于精确测定。
研究稳定同位素的组成特征、变化机理、分馏原理并应用它们作为地球化学示踪剂研究各种地质过程Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ Outline1.氢氧同位素概述 2.天然水的氢氧同位素组成及分布特征3.氢氧稳定同位素的应用Theory, Technique and Application of Environmental Isotopes3/ 491 概述氢氧同位素的主要地球化学性质氢和氧是自然界中的两种主要元素，它们以单质和化合物的形式遍布全球。
水是一种极为重要的氢氧化合物。
氢和氧是生物圈的最基本的物质组成，是各种生物赖以生存的基础。
同位素交换反应
同位素交换反应是指两个同位素在化学反应中通过交换位置改变了分子结构的过程。
同位素交换反应一般发生在同位素标记的实验中，用于研究化学反应的机理和动力学。
同位素交换反应特点如下：
1. 反应速率快：同位素交换反应通常速率较快，因为同位素交换反应只涉及原子核，而不涉及电子，因此不需要克服电子间的排斥力。
2. 选择性：同位素交换反应一般是高选择性的，即只交换同位素标记的原子或分子。
这一特点使得同位素交换反应非常适合用于标记化合物的结构和动力学研究。
3. 可逆性：同位素交换反应一般是可逆的，即反应物和产物之间可以相互转化。
同位素交换反应在许多领域中都有重要应用。
在有机化学中，同位素交换反应可用于研究分子内部的原子间转移过程和反应的机理。
在生物化学中，同位素交换反应可用于研究生物大分子的折叠和构象变化，以及生物反应的速率和机理。
在环境科学中，同位素交换反应可用于研究地下水的运移和污染物的扩散过程。
同位素交换反应也可用于研究核反应和放射性同位素的衰变过程。
总之，同位素交换反应是一种重要的实验技术，可用于研究化学和生物反应的机理、动力学和结构。
苯的硝化反应机理
苯的硝化反应是一种同位素交换反应，它在有氧化环境下通过酶促发生。
当硫酸盐酶（SCE）与胞壁内锌离子结合形成的复合物（ZnSO4）相互作用时，苯中氮氧化物及磷氧化物同样会受到影响，产生苯基硝酸酯（PNT）。
此外，Zn2+离子及硫酸根离子也可与苯进行反应，生成指定的亚硝酸酯（XNT）。
上述反应机制的关键在于硫酸盐酶，它可结合多种离子（如锌离子），依赖脂质双层和精细结构，调节促进苯硝化反应的发生率。
在室温条件下，在硫酸盐酶活性范围内，苯的硝化反应可均衡反应，但高温可增加反应速率。
由于游离铁离子（Fe2+）也可催化苯硝化反应，尽管其活性比较低，但结合硫酸盐酶可以提高反应效率。
因此，苯的硝化反应是一个复杂的过程，其机理主要是氮氧化物在结合Zn2+和正硫酸根离子的作用下被氧化，通过硫酸盐酶的调节促进苯的氧化，形成PNT。
它不仅涉及一系列酶反应，而且受多种因素影响，还受到脂质双层结构的调控。
由于它可被用于研究中分子间联系及其重要性，所以苯的硝化反应正在不断发展。
同位素平衡分馏
当体系处于同位素平衡时，同位素在两种或两种以上物相间的分馏称为同位素平衡分馏，这时可以不考虑分馏的具体机理，而把所有的平衡分馏看作是同位素交换反应的结果。
同位素交换反应和普通化学反应一样，可列出反应方程式，如氯化氢溶解到重水中：
同位素交换反应是等分子反应，反应前后的分子数和化学组成不变，只是同位素浓度在各化学组份间的重新分配。
同位素交换反应的热效应非常小，比元素的化学反应热效应小2—4个数量级，因此同位素交换反应基本上是在恒温下进行。
同位素交换反应达到平衡时，同一元素的重同位素一般富集在氧化态较高或键合力较强的化合物中。
同位素交换反应的平衡常数是温度的函数，由于热效应很低，因而平衡常数随温度变化的趋势也很小。
当温度趋于无穷大时，同位素之间交换速度差异消失，平衡常数K→1。
平衡常数和分馏系数是二个不同概念的常数，前者是对某一交换反应而言，指在平衡时反应前后各组份浓度分布关系。
后者是对某一分馏过程而言，指把一个体系分成二部分时，同位素浓度分布的比例关系，这个分馏过程可以是一个简单的交换反应，也可以是包含若干反应的复杂情况。
对于如式（7.4）那样的只有一个同位素原子参加交换反应的反应中，平衡分馏系数等于反应的平衡常数，即α =K 。
对于有。
第一章绪论第二章水溶液的物理化学基础一、水的结构2.水分子的内部结构原子结构理论表明，H2O分子呈V形结构，H-O键的夹角为104°45′，键长为0.96Å（1Å=10-10m）2.水分子的内部结构由于氧的电负性为3.5，氢的电负性为2.1，（中性原子接受电子的能力，称为电负性）这种差异导致了H、O形成共价键。
由于氧的电负性大，所以共价电子偏向氧原子，这样使氧带有部分负电性，氢还有部分正电性，这就造成了极性共价键。
由这种极性共价键所形成的分子称为极性分子。
3.电负性(E)电负性就是原子在化合成分子时把价电子吸引向自己的能力。
规定氟的电负性为4.0，并以此为标准求出其它元素的电负性。
电负性小于2.0时，多数元素显金属性，大于2时，多数元素显非金属性。
铀的电负性为1.7，显金属性。
U4+的电负性为1.4，U6+为1.9，U4+的金属性较U6+强。
电负性差值大于2的两个元素化合时，多数形成离子键化合物，电负性差值小于2时，多数形成共价键的化合物。
由于电负性影响化合物的键性，而化学键的性质又影响到化合物的许多物理化学性质，如硬度、光泽，溶解度等，所以电负性对元素的迁移和沉淀也有影响。
3.水分子间的联结水分子间是靠氢键联结起来的。
所谓氢键是一种因静电吸引作用而产生的附加键，所以一个水分子中的氢原子，在保持同本分子中氧原子的共价键的同时，又能同相邻水分子中的氧原子产生一种静电吸引力。
这样水分子就有具有了两种类型的键：（1）存在于水分子内部的极性共价键；（2）存在于水分子之间的氢键。
3.水分子间的联结水分子间的氢键联结，使水分子相互缔合形成巨型分子（H2O）n，水分子的这种缔合强度取决于温度，一般温度越低，缔合程度越稳定，4℃时，水的缔合程度最大，此时达到最大密度。
在250～300℃时，n接近1，即水具有H2O形式。
水分子在缔合过程中不会引起化学性质的变化。
这种由单分子水结合成多分子水而不引起水的化学性质改变的现象，称为水分子的缔合作用。
第一章地下水的无机化学成分一、名词解释1、侵蚀性CO 2 2、游离CO 2 3、平衡CO 2 4、Ph 5、去硝化作用6、硝化作用7、微量组分8、大量组分9、组分二、填空题1、地下水中的化学组分可以分为四组：（），（），（），和（）；水的中性点的pH 值随温度的升高而（）。
2 、Cl - 具有很强的迁移性能，其原因在于：（），（），（）。
碳酸衍生物的存在形式与水的pH 值有关，当pH>8 时，以（）占优势：当pH<5 时，则以（）占优势。
3、细菌按呼吸方式分有和两大类。
三、简答题1、地下水中氟的来源简况。
2、地下水中的主要气体成分及来源。
3、何谓地下水中的微量元素？研究它有何意义？4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？四、论述题试论地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化学意义。
第二章地下水中的有机物质及其地球化学意义一、简答题1、机物质对元素的迁移与沉淀有何影响? 2、溶性有机物质对地下水中元素迁移和富集的影响？3、下水中的有机质的来源有哪些？其中哪个最重要？4、机物质对铀的迁移和富集有何影响？5、溶性有机物质对化学元素在水中的迁移和富集有哪些影响？6、什么情况下有机物有利于铀的水迁移，在什么情况下它有利于铀的沉淀？二、填空题1、地下水中有机质的主要来源有（）和（）。
三、论述题根据表3.12 和3.13，分析地下水中有机物的来源。
表3.12 补给、迳流和排泄区地下会中有机物的含量补给区迳流区排泄区化合物平均值mg/L 分布率% 平均值mg/L 分布率% 平均值mg/L 分布率% 挥发性有机酸6.7 58 60.0 58 25.6 70 有机酸6.7 88 26.0 93 20.1 100 环烷酸1.9 34 1.3 38 2.3 67 高分子酸0.09 65 0.15 71 0.12 61 酚类 1.1 50 1.2 46 0.5 59 表3.13 地下水中有机碳的含量地下水有机碳平衡含量，毫克/升潜水27.4 层间承压水48.5 层间承压水的排泄区52.5 石油矿床附近的层间承压水370～826 油汽凝结矿床附近的层间承压水（以酸性挥发有机物为主）石油矿床外围的层间承压水110 石油矿床中不产油的地层水60第三章水及水中元素的同位素成分（一）名词解释1、同位素效应2、同位素分馏3、温度效应4、纬度效应5、高程效应6、大陆效应7、季节效应8、雨量效应9、山体屏蔽效应10、氧漂移11、降水氢氧稳定同位素的高程效应（二）填空题1、氧同位素的国际标准英文缩写为（），而碳同位素的国际标准缩写为（）。
