硒元素分馏几乎完全受价态控制

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。

 

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（Li et al. 2011, EPSL, 304, 113-120）。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：

 

SeO₄^2- > SeO₃^2- > 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。相关论文发表于《地球与行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）。

 

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广泛帮助Se同位素地球化学研究的深入开展。（来源：中国科学院昆明分院）