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40.1 绪论 1

1.1 同位素的预言 1

1.2 同位素的发现 3

1.3 原子量的12C基准 10

参考文献 16

40.2 同位素的分布 17

2.1 同位素稳定性的规律 17

2.1.1 质量和能量 17

2.1.2 同位素的稳定范围 19

2.1.3 偶-奇规则 21

2.2 同位素的丰度 23

2.2.1 同位素的丰度 23

2.2.2 幻数核 26

2.2.3 壳层模型 26

2.3 地球上同位素分布的涨落 28

2.3.1 同位素组成的恒定性及其涨落 28

2.3.2 氧同位素的分布 30

2.3.3 天然水中氘和氧同位素的分布 33

2.3.4 引起同位素分布涨落的机理 36

2.4 元素的起源和演化 36

参考文献 44

40.3 同位素及其化合物的物理性质 45

3.1 光谱中的同位素效应 45

3.1.1 同位素分子和同位素效应 45

3.1.2 光谱中的同位素效应 47

3.2.1 核自旋 59

3.2 正、仲氢和正、仲氘 59

3.2.2 正、仲分子 61

3.2.3 正、仲分子的极限浓度 62

3.2.4 正、仲氢和氘的平衡组成 65

3.3 同位素化合物的物理性质 70

3.3.1 氢和氘的物理性质 71

3.3.2 重水的物理性质 80

3.3.3 氦同位素的物理性质 104

参考文献 108

4.1 质谱计分析 109

40.4 稳定同位素分析 109

4.2 水的同位素分析 115

4.2.1 密度法分析 116

4.2.2 水的同位素全分析 120

4.2.3 水的红外光谱分析 121

4.3 其他分析方法 123

4.3.1 光谱分析 123

4.3.3 气相色谱分析 125

4.3.2 中子活化分析 125

4.3.4 核磁共振分析 127

参考文献 127

40.5 热力学同位素效应 128

5.1 同位素交换反应 128

5.1.1 同位素浓度表示法 128

5.1.2 同位素交换反应 129

5.1.3 同位素交换反应的分类 130

5.1.4 同位素交换反应的特点 131

5.2 等几率分布 132

5.2.1 等几率浓度和等几率平衡常数 133

5.2.2 平衡常数和分离系数 136

5.2.3 偏离等几率分布的校正 142

5.3 同位素交换反应平衡常数的统计力学计算 146

5.3.1 Boltzmann分布定律 146

5.3.2 配分函数 149

5.3.3 同位素交换反应平衡常数 153

5.3.4 同位素交换反应平衡常数的计算 156

5.4.1 Bigeleisen-Mayer函数 165

5.4 Bigeleisen-Mayer函数 165

5.4.2 同位素效应的基本规律 168

5.5 氢同位素的分布系数及其周期性 171

5.6 相平衡中的同位素效应 177

5.6.1 蒸气压的同位素效应 177

5.6.2 蒸气压同位素效应的理论计算 181

5.6.3 水的蒸气压同位素效应 184

5.6.4 蒸气压同位素效应的实验测定 187

40.6 动力学同位素效应 190

6.1 同位素取代对化学反应速度的影响 190

6.2 动力学同位素效应的碰撞理论 192

6.3 动力学同位素效应的统计理论 197

6.4 分子内的同位素效应和分子间的同位素效应 202

6.4.1 动力学同位素效应的分类 202

6.4.2 分子内的同位素效应 204

6.4.3 分子间的同位素效应 205

6.5 由实验数据求算动力学同位素效应 209

6.6 溶液中进行的化学反应的同位素效应 214

6.7 生物学同位素效应 219

40.7 同位素交换反应的机理和动力学 222

7.1 同位素交换反应的机理 223

7.2 同位素交换反应动力学 225

7.3 氢同位素的交换反应 232

7.3.1 氢交换与化学键的性质 232

7.3.2 有机化合物c—H键中的氢交换 234

7.3.3 在催化剂作用下的氢交换 238

7.4 其他元素的同位素交换 241

7.4.1 氧同位素交换 241

7.4.2 碳和氮的同位素交换 246

7.5 复杂的同位素交换反应动力学 248

8.1 历史 253

40.8 同位素分离 253

8.2 同位素分离方法的分类 255

8.3 同位素分离的级联理论 258

8.3.1 分离单元 258

8.3.2 级和级联 261

8.3.3 最小级数和最小回流比 263

8.3.4 理想级联 265

8.4.1 电解法 272

8.4 轻元素同位素的分离方法 272

8.4.2 蒸馏法 276

8.4.3 化学交换法 281

8.5 重元素同位素的分离方法 287

8.5.1 扩散法 287

8.5.2 热扩散法 289

8.5.3 气体离心法 292

8.5.4 电磁分离法 294

8.6.1 电泳 297

8.6 其他分离方法 297

8.6.2 分子蒸馏 299

8.6.3 吸收、吸附和气体色谱 300

8.6.4 离子交换 301

8.6.5 分级结晶和分级沉淀 302

8.6.6 动力学同位素效应 303

8.6.7 光化学 304

8.6.8 超流动性 306

8.7 重水生产 307

8.7.1 精馏法 308

8.7.2 化学交换法 310

8.7.3 几种方法的比较 312

40.9 稳定同位素化合物合成 316

9.1 同位素标记化合物的命名 316

9.2 稳定同位素化合物合成的特点 317

9.3 氘的标记化合物 318

9.3.1 氘标记无机化合物 318

9.3.2 氘标记有机化合物 323

9.4.1 氮的标记化合物 326

9.4 其他稳定同位素标记化合物 326

9.4.2 碳的标记化合物 330

9.4.3 氧的标记化合物 331

40.10 附录 333

10.1 元素的同位素组成(1979) 333

10.2 元素和核素的宇宙丰度 342

10.3 Bieleisen-Mayer函数 352

10.4 若干同位素分子的简化配分函数比 356

10.4.1 氢和水分子(?*′/?′) 356

10.4.3 氮和氧交换 357

10.4.2 氢交换(?*′/?′) 357

10.5 蒸气压同位素效应 360

10.5.1 元素 360

10.5.2 双原子分子 362

10.5.3 多原子分子 363

10.5.4 有机化合物 365

10.6 稳定同位素图 369

内容索引 369