地化所对重要Se同位素体系平衡分馏参数进行理论计算

2011-3-25 09:33 来源: 中国科学院
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  Se同位素作为研究程度较高的非传统稳定同位素体系,存在一个严重的问题:它的基本平衡分馏参数极其缺乏,限制了对大量实验获得的Se同位素数据的深入解释。目前,仅有少量气相Se化合物之间的平衡分馏参数是Krouse and Thode (1962) 根据光谱数据计算获得的;另外,Schauble (2004)利用Krouse and Thode (1962) 的光谱数据,使用经验力场分析的方法,重算了Krouse and Thode (1962)研究的一些气相Se体系。

  中科院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室刘耘课题组李雪芳研究实习员最近对气相、液相和固相的重要含Se体系之间的平衡分馏参数进行了计算。相关论文发表在Earth and Planetary Science Letters(2011, 304, 113-120)上。他们使用量子化学密度函数方法(B3LYP/6-311+G(d,p)),精确计算了十几种主要含Se物种之间的平衡分馏系数,以及它们在不同温度下的分馏情况,发现Se的分馏几乎完全受到价态的控制,氧化态越高,越富集重Se同位素,并得到如下的分馏顺序:

  SeO42- > SeO32- > HSeO3- > SeO2 > selenoamino acids > alkylselenides > Se(0) or H2Se > HSe-. 其中,自然硒(Se(0))仅略微较H2Se富集重同位素。

  如果不考虑细菌的还原作用,在纯无机的分馏情形下,液相和气相Se的地球化学循环过程各中间物之间的平衡分馏应如下图所示(25°C):

李雪芳与刘耘的基础性工作将有助于Se同位素地球化学研究的深入开展