4第四章 水及水中同位素成分讲解
2018年九年级化学上册 第四单元《自然界的水》4.3 水的组成讲义 (新版)新人教版
二、物质分类
试试看（写出化学式）
铁 二氧化碳
四氧化三铁
氮气 高锰酸钾
氯化钾
二氧化锰
氧气
镁
红磷
硫
二氧化硫
分类:单质：Fe、N2、O2、Mg、P、S
化合物： CO2、Fe3O4、KMnO4、KCl、MnO2、SO2
氧化物 ：CO2、Fe3O4、MnO2、SO2
课题一 水的组成
水的物理性质 水的组成 氢气的性质 单质和化合物 课后练习
自主学习 一、水的组成 （一）电解水的实验 现象: 电极上有气泡产生，正极上产生的气体少，负极上产生
的气体多，体积比为1:2
（二）、检验生成气体
实验操作
实验现象
正 体
极
收
集
的
气
用带火星的木
条
负 极 收 集 的 气 用燃着的木
体
条
木条复燃 气体燃烧
结论
证明是氧气
证明是氢气
（三）实验结论：水是由氢元素和氧元素组成的
（氢气 ），两者的体积比为（1:2 ）。 3.电解水的实验说明了（ D ） A、水是一种常见的元素B、水中含有氢气和氧气 C、水是由氢元素和氧元素组成的混合物 D、水是由氢元素和氧元素组成的化合物
元素组成的。
拉瓦锡
下一页
(2) 电解水实验
实验
注意观察实验现象回答下列问题
a.接通电源后两个电极上有什么现象发生? ?
答:两各电极附近有气泡产生
b.两支试管中的气体体积是否相等?
?
答:不相等,v正:v负=1:2
c.两支试管中各是什么气体?
?
答:1号试管中的是氧气，2号试管中的是氢气。
下一页
九年级化学上册第4单元自然界的水4.3水的组成教案新人教版(2021年整理)
2018秋九年级化学上册第4单元自然界的水4.3 水的组成教案（新版）新人教版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018秋九年级化学上册第4单元自然界的水4.3 水的组成教案（新版）新人教版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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课题3 水的组成教学目标知识与技能1。
通过电解水的实验探究活动认识水的组成。
2.能判断单质、化合物、氧化物。
过程与方法1。
认识科学探究的意义和基本过程,进行初步的探究活动。
2。
能主动与他人交流与讨论，清楚表达自己的观点。
情感态度与价值观1.通过电解水的实验对学生进行物质可分解的教育，培养实事求是的态度. 2。
了解人类认识物质世界的过程和方法，培养严谨求实、勇于创新的科学精神.教学重点通过实验活动分析水的组成教学难点单质、化合物、氧化物的定义教学媒体多媒体、实验器材教学内容及问题情境学生活动【板书】1。
水的组成（1）电解水的实验【过渡】水如此重要，今天我们就来探究它的组成.猜测：氢元素和氧元素得出结论：可以将水分解，通过证明产物来判断①水在化学中用H2O表示,大胆猜测水是由哪些元素组成的.②如何来证明一种物质是由不同种元素组成的呢？提供资料：氧化汞→汞＋氧气，告知学生：水在通电的条件下能分解生成氢气和氧气。
【提问】回忆如何检验氧气?指导学生自学教材P79第3自然段学习氢气的性质及检验方法。
③展示电解水装置，开始实验。
引导学生观察实验现象。
引导学生总结实验：正氧负氢,体积比为1∶2，写出此反应文字表达式,说出属于什么基本反应类型.【分析讨论，得出结论】探讨教材中的“讨论"栏。
粤教版化学-九年级上册-第四章生命之源_水4.2水的组成课件
4.2 水的组成
知识点二 水的组成
(一)电解水实验 1．仪器：水电解器(如图4－2－1所示) 2．电源：直流电源 3．药品：蒸馏水、稀硫酸或烧碱(作用： ___增__强__水_的__导_电__性___________)。 4．实验现象 (1)通电后，两个电极的表面都有气泡放出。
4.2 水的组成
(2)经过一段时间后，与电源正极相连接的刻度管内产生的气体和 与电源负极相连接的刻度管内产生的气体的体积比大约为1∶2。 5．气体的检验 (1)正极一端产生的气体能使带火星的木条复燃，证明这种气体是 ___氧_气____。 (2)负极一端产生的气体能在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，证明 这种气体是___氢__气___。
4.2 水的组成
互动探究
探究点一 水的物理性质
[情景展示1]
4.2 水的组成
[问题探究] 为什么冰会浮在水面上？
[思考交流]
4.2 水的组成
[归纳提升]
在水的物理性质中，密度大小的变化与水的存在状态有关。水在常 温下是无色、无味的液体，在标准大气压下，水的凝固点是0 ℃， 沸点是100 ℃。温度为4 ℃时，水的密度最大，为1 g/cm3。高于 或低于此温度时，密度都将小于此值，固体冰的密度小于液体状态 的密度，所以冰会浮在水面上，这一特殊性，恰好给水中的生命体 创造了一个自然的生存环境，否则，严冬到来时水中的生命现象将 难以维持。
[核心应用] 核心 水的组成 例 用如图4－2－3所示简易装置探究水的组成，下列有关说法中 错误的是( C ) A．水是由水分子构成的 B．水是由氢、氧两种元素组成的 C．正负两极产生气体的质量比为1∶2 D．正极气体能使带火星的木条复燃
4.2 水的组成
[解析]根据电解水的实验现象和结论进行分析判断。电解水正极产 生氧气，负极产生氢气，氢气与氧气的体积比约为2∶1，电解水实 验说明了水是由氢、氧两种元素组成的。
水
目录第一章摘要 (2)第二章水和水分子结构的特异性 (2)2.1水分子的结构 (2)2.2水的特异性 (3)2.3水的同位素组成 (4)第三章水分活度 (4)3.1水分活度定义 (4)3.2 吸湿等温线 (5)3.3 吸湿等温线的分区 (5)3.4 水分活度在生物学中的地位 (6)第四章神奇的水实验 (7)5070729003 徐妍F0707201第一章摘要本文首先结合图片叙述了水和水分子的结构特性以及同位素组成。
然后阐述了水分活度这一性质，着重讲了水的活度的主要表征曲线——吸湿等温线以及水的活度这一性质在生物学方面的运用。
最后引入了一个有趣的关于水的实验的结果。
水充满了神秘，是一个一辈子也探究不尽的课题。
第二章水和水分子结构的特异性2.1 水分子的结构水是地球上最常见的物质，也是维持人类生命所必需的物质。
一个水分子含有两种不同的化学元素：氢和氧。
一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。
每个水分子的直径是4×10-10m 。
它的质量是2.99×10^-29kg。
它的体积是π/6(4×10-10)m3=3 ×10^-29m3。
水是具有V型结构的极性分子，水分子的结构式是H2O，氧原子受到四个电子对包围，其中包括两个与氢原子共享所形成的两个共价键的成键电子对以及由氧原子提供的两个孤对电子对。
根据Poewll提出的价层电子对互斥理论，孤对电子对之间的斥力>孤对电子对与成键电子对的斥力>成键电子对之间的斥力。
因此由于电子对之间的斥力不同，造成了水分子的V型结构。
这种V型结构使水分子正负电荷向两端集中，一端为两个H离子带正电荷，一端为O带负电荷，所以水是极性分子。
正是这种极性使水分子之间存在氢键，并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n。
我们常称之为“水分子团”。
同时也是这种氢键的存在使水分子与同族分子相比具有特异性。
水分子缔合的定义：由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态。
04第四章(氢氧同位素)
1.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
1概 述
1.1 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。
冰雪的堆积与融化对海水同位素组成的影响
北极冰的δD值为-160 ‰，δ18O值为-22 ‰ ； 南极雪的δD 值为-440 ‰ ，δ18O为-55 ‰。
当极地有大量冰雪堆积时， 海洋水的同位素组成变重； 若全球冰雪融化，海洋水 的同位素组成变贫。 据计算海水的δ18O将降到 -1‰，δD降到-10‰。
降水线的斜率也是反映分馏程度的一个参数
1965年Craig和Gordon指出，云团的冷凝过程基本上属于平衡过程，没 有明显的动力分馏，分馏系数介于封闭的平衡蒸发和瑞利蒸发之间，因 此，全球降水线的斜率S＝8。
大量的研究证明，海水蒸发形成云团蒸气的过程实际上是一个动力过程， 蒸发速度受水－空气界面的扩散速度控制，而大气中的湿度、风速等因 素都会影响扩散速度。由于氢氧同位素分子有不同的扩散速度，所以得 到的斜率不等于8，而往往在5-6之间。由于受蒸发作用的影响而斜率小 于8。
2.4 地下水
1) 渗入水
不论古代还是现代，由大气降水补给的渗入水的同位素组成与其补给 源的大气降水的同位素组成相近，这是一种普遍的现象。在δD－ δ18O关系图上，数据点都落在世界降水线或地方降水线附近。
利用大气降水的高度效应，可以推测计算地下水补给区的高度和 位置。
穿过起伏较大的大陆边缘加拿大西部山脉降水的δ18O变化
-7.0
-8.0
水及水中同位素成分PPT幻灯片89页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢你的阅读
❖ 知识路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
第四章 水及水中同位素成分
2、分类 （1）按同位素产生的条件 天然同位素, 如：3H，14C，18O等 人工同位素, 如：人工3H，60Co，82Br
（2）按结构稳定性
稳定同位素, 如：D , 13C, 放射性同位素, 如：3H,
12C
14C, 238U
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准 表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 标准 代 号 同位素的组成
18O/16O=(1993.4 ±2.5)×
O
标准平均海水
SMO W SMO W
CDT
H
标准平均海水
10-6 δ 18O=0‰ D/H=(157.6±0.3)×10-6 δ D=0‰
若δ(‰)>0，表示样品比标准富含重同位素 δ(‰)<0 ，表示样品比标准富含轻同位素
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准
为了准确的比较不同样品间同位素比值的变化，国
际上采用统一标准。 例 如 ： 某 水 样 测 得 1 8 O/16O = 1973.4×10-6 ， 水 样 δ18O=-10‰，说明该样品比标准富16O 10‰
1、同位素分馏 某元素的同位素，由于质量差异，使其在物理-化学过 程中，以不同比例分配于不同的物质或不同相之间的现 象，称之为同位素分馏。
原因：质量差引起物理性质和化学反应速度的差异
例如： H2O
蒸发相中富含16 O H2 O 蒸发 18 液相中富含 O 18
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九年级化学上册第四单元自然界的水4.3水的组成教案新人教版(2021年整理)
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课题3 水的组成教学目标知识与技能(1）认识水的组成.（2）了解单质、化合物、氧化物的定义及区别。
过程与方法（1)认识科学探究的意义和基本过程,进行初步的探究活动。
（2）通过探究活动，学习对获得事实进行分析得出结论的科学方法。
（3）能主动与他人进行交流与讨论，清楚表达自己的观点。
情感、态度与价值观了解人类认识物质世界的过程和方法,发展勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神.重点难点重点电解水的实验；水的组成。
难点通过电解水实验归纳、分析得出水的组成；对单质化合物、氧化物的概念的理解。
教学准备水电解器(霍夫曼电解器）、6V低压直流电源、用氧气饱和的5％～15％的氢氧化钠溶液(或1∶10的稀硫酸）、木条、火柴、酒精灯、试管、烧杯、简易氢气发生装置(含试剂)、尖嘴导管、盛氧气的干燥集气瓶一瓶、蒸馏水一瓶。
教学流程错误!—错误!↓↓错误!—错误!↓↓继续探究—错误!↓↓深化巩固—错误!↓↓错误!—错误!教学设计一、引入:多彩的水世界［师]显示图片资料：①第四单元封面；②太空看地球的照片；③与水有关的风景图片。
[师]谈一谈有关水的话题.[生]①水是生命之源;②科学家在火星上搜寻曾经有水的证据,就是为了证明有生命存在过；③水分布很广，但许多地方缺水；④我国在治理水、防治水污染等方面有了很大的成就,如三峡工程等。
第四章 同位素水文地球化学
2．零点能的概念：不同的同位素组成的分子具有一 些不连续的能级，其中最低的能级称之零点能。在 化学式相同的分子中，由轻同位素组成的分子的零 点能较大，而由较重同位素组成的分子的零点能较 小。这意味着含重同位素分子的基本振动频率较低， 要破坏一个含重同位素分子需要更多的能量。 一般来说，同位素的分馏效应与分子的平动能、转 动能和振动能都有关，但与温度有关的同位素分馏 效应却只取决于分子的振动能。
2．同一元素的同位素质量数不同，由它的形成 的不同化合物之间的物理化学性质存在差异。 例如：水由氢、氧同位素可以组成9种同位 素水分子类型，分子量为18的H216O分子在天然 水的含量中占绝对优势，而其它相对较重的同 位素水分子则以不等的痕量形式存在。H2O和 D218O的物理性质和分子量，密度、粘度以及一 些热力学性质，如：蒸汽压、熔点、沸点、生 成热、焓等）都存在明显的差别。
4. δ值：样品中两种稳定同位素的比值相对于某种 标准对应比值的千分差值：
δ(‰)=｛ （Rx—Rs）/ Rs ｝× 1000
例如：硫同位素以迪亚布洛峡谷铁陨石中陨 硫 铁 的 硫 为 标 准 (CDT) ， 这 个 标 准 硫 的 34S/32S=0.0450045。它的同位素组成相当于整个地 球的平均同位素组成。样品的δ34S为“+”时，表示 样品比标准富34S，相反表示贫34S。 定义δ值的目的在于： ① 因为自然界的稳定同位素组成的变化很微，用 δ值可以明显表示变化的差异； ② 便于全世界范围内数据大小的对比。
–
二、稳定同位素分类：
1．轻质量稳定同位素：氢、氧、碳、硫 特点：（1） 同位素组成变化大； （2） 同位素分馏的原因：在于元素 的物理化学和生物作用。 2．重质量数稳定同位素：锶、钕、铅等 特点：（1）同位素组成的变化相对小些； （2）同位素组成变化的原因，主要 是由于它们的放射性母体同位素的衰变所引起 的。
【优秀课件】人教版化学九年级上册4.3水的组成
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仔细观察下列几种化合物，它们有什么共同 特点？
水（H2O）、二氧化碳（CO2）、双氧水 （H2O2）、二氧化锰（MnO2）、氧化铜 （CuO）、五氧化二
磷（P2O5）、氧化镁（MgO） 由两种元素组成的化合物中，其中一种是氧 元素的叫做氧化物。
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五.混合物与纯净物的比较
混合物
纯净物
定义 特点 实例 联系
由两种或两种以上物质 由一种物质组成
组成
没有固定的组成和性质， 具有固定的组成， 各成分保持原来的性质 具有一定的性质
空气、溶液、合金
提纯
混合物
混合
氮气、氧气、二氧 化碳、水
纯净物
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六.单质与化合物的比较
定义 不同点
（2）电源采用的 是直流电源。
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（3）水通电分解产生的氢气与氧气的 体积比应为2﹕1，但实验中氢气与氧气 的体积比却大于2﹕1，主要原因：
①由于氢气与氧气在水中的溶解能力不同， 在水中，氧气的溶解度比氢气大； ②在电解过程中初生的氧气从电极上逸出之 前与电极发生了氧化反应，消耗了氧气。
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电解水实验：
3、结论：
水电解后生成氢气和氧气，即水是由氢、 氧两种元素组成的
4、文字表达式： 水 通电 氢气+氧气
5、符号表达式：
H2O 通电
H2 + O2
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电解水实验的注意事项：
（1）电解水时在水中加入少量氢氧化 钠 或稀硫酸的目的：
增强水的导电性。
第四章水及水中同位素成分
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4.1 同位素基础知识
一、同位素及分类 1、概念 同位素是指周期表中占有同一位置，其原子核 中质子数相同而中子数不同的某一种元素的原子。 如：11H、21H、31H，即具有相的质子数，但具 有不同的质量数的原子。
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4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应
（1）热力学同位素效应
指由于各种同位素原子和分子能态不同所引起的热力 学性质上的差异。它是发生在热力学平衡系统中，与化 学平衡和相平衡有关的同位素效应。
（2）动力学同位素效应
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
2．动力同位素分馏 （3）分子的扩散作用
VC16O2 = Vc18o16o = Vc16o2／Vc16o18o==1.022 即：C16O2比C16O18O分子的平均速度大22‰，
当气体分子扩散时，就会引起同位素分馏。 动力学效应一般比热力学效应大得多。
NaCl
溶液
进行氯同位素交换反应，
发现在NaCl溶液中速度最慢，在KCl 溶液中速度最快。
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4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
1、同位素交换反应
(2) 影响因素
同离子效应: 一种矿物溶解于水中，若水溶 液有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶 解度降低。
AB
RA RB
式中： AB —A，B 物质或相中的同位素分馏系数，
RA, RB —A，B 物质或相中的同位素比值
例如：
水文地球化学PPT总结(东华理工大学)
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。
初中化学课件4：4.3 水的组成
现象： 发生爆炸
（点燃前一定要验纯）
3、氢气的检验方法：
1、用拇指堵住集满氢气的试管口
2、靠近火焰，移开拇指点火
3、若发出尖锐爆鸣声则表明氢气不纯，声音很 小表示氢气较纯
4、氢气的用途：
1、高能清洁燃料 原因： a、热值高。 b、燃烧后的产物为水，不污染环境。 c、是理想的可再生能源，可以水为原料来制取
2、通电分解水的结论
结论1：水在直流电的基础上，正极生成氧 气，负极产生氢气
结论2：VH2:VO2=2 : 1 结论3：水是由氢元素和氧元素组成的。
的气体，难溶于水， 密度比空气的小 2、化学性质：可燃性
二、单质、化合物
由同种元素组成的纯净物叫做单质。
水力发电
水运的航道和宜 人的环境
生物体内 含有水
生命之源
水的物理性质 通常状况下（即1个大气压下）纯净水：
颜色 气味 状态
密度 凝固点 沸点
无色 无味
4 ℃时密度 液体 最大为g１cm3 0℃
100℃
提出问题
水的组成究竟 怎样呢？
下面我们就沿着 前人的足迹去追 寻吧
水是由一种元素组成的吗?
18世纪末以 前
水被看作是由一种元素组成的
直到18世纪末，在前人探索的基础上 拉瓦锡通过对水的生成和分解实验的 研究，确认水不是一种元素，而是由 两种元素组成的化合物。
电解水试验
现象：
1、电极上出现了气泡
2、V V : 负，气体
正，气体
＝２：１
电解水实验
3、正极产生的气体能 使带火星的木条复燃， 负极产生的气体能燃 烧，火焰呈淡蓝色
3、下列有关氢气的性质中属于化学性质的（ B）
A、无色、无味
第四章水及水中同位素成分
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第10页，共86页。
4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
3、国际标准
表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 O H
标准 标准平均海水 标准平MO 18O/16O=(1993.4±2.5)×
W
10-6
18Ｏ↓
Ｓi –O Al-O Mg-O
键强↓
Company Logo 第19页，共86页。
4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用 1、同位素交换反应
(2) 影响因素
C、交换溶液的性质：由于有些同位素交换反应是经 过溶解→再沉淀的机理来实现的，因此交换反应受到盐 效应的影响。
素效应。
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第16页，共86页。
4.1同位素基础知识
三、同位素分馏与同位素效应 3、同位素的效应 （3）物理化学同位素效应 如蒸发和凝结，结晶和溶解，吸附和解吸等，是与 同位素分子密度、蒸气压、热学性质、电磁学性质等物 理化学性质上的差异有关的同位素效应。它既可以发生 在平衡系统中，也可以发生在非平衡系统中。 （4）生物化学同位素效应 指有生物参与的各种同位素效应。多数生物化学同 位素效应属于动力学同位素效应。
Company Logo 第24页，共86页。
4.1同位素基础知识
四、主要的同位素分馏作用
3、物理过程引起的同位素分馏 即物质在溶解与结晶，蒸发与浓缩，吸收与解吸等过程
中，所发生的同位素分馏。 如 ： 1 0 0 ℃ 时 ， H2O 的 蒸 气 压 为 1 0 5 Pa ， D2O 的 蒸 汽 压 为
盐效应: 矿物在纯水中的溶解度低于矿物在 高含盐量的容液中的的溶解度，这种含盐量升 高使矿物溶解度增大的现象。
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δ D=0‰
2、同位素组成表示方法 （2）同位素比值 指物质中某一元素的两种同位素含量之比 R=CA/CB 式中， C表示同位素含量 A—重同位素 B—轻同位素 例如RD =D/H R18O =18O/16O R34S =34S/32S 等
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
2、同位素组成表示方法 （3）δ值（千分偏差值） 指物质中某一元素的两种同位素的比值相对于某一
种标准比值的千分差值：
δ(‰)=(R样—R标)/R标×1000‰ 式中 ： R样—样品中的同位素比值
R标—标准中的同位素比值 若δ(‰)>0表示样品比标准富含重同位素 δ(‰)<0 表示样品比标准富含轻同位素
3H, 14C, 13C/12C Radioactive decay
18O/16O, 2H/1H
4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
1、同位素组成
物质中，某元素的各种同位素的相对含量，即为该 物质中该元素的同位素组成，如：水分子中，氢元素有 二种稳定同位素: 11H、21H ，这二种同位素在水中的相对 含量，即为水的同位素组成。
Hydrogeochemistry
水文地球学
东华理工大学水文地球化学课程组
本章内容
4.1 同位素基础知识 4.2 氢氧稳定同位素 4.3 氢的放射性同位素—氚 4.4 碳同位素 4.5 硫同位素成分 4.6 同位素在水文地质学中的应用
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环境同位素，包括自然环境中原本存在的天然同位 素和在各种人工核反应过程中，自然进入天然环境的人 工同位素，如：核反应堆。
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A journey with stable and radio-isotopes
50
Very unstable nuclides (T½ < 1 day) Z = N
3、国际标准 表4-1 O、H、S、C国际标准
元素 O H
标准
代
号
标准平均海水
SMO W
标准平均海水
SMO W
CDT
美国亚理利桑娜州卡杨迪亚布峡谷陨硫
铁
C
PBD
美国南卡罗娜州白垩系皮狄组的美洲似
箭石
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同位素的组成
18O/16O=(1993.4±2.5)×1 0-6
Examples: 18O, 2H, 13C
Subject to radioactive decay (amount decreases with time)
Examples: 3H, 14C
Used as Tracers (Fingerprints)
Used as Timers (e.g. Dating of Groundwater)
4.1同位素基础知识
一、同位素及分类
1、概念
周期表中占有同一位置，其原子核中质子数相同而 中子数不同的某一种元素的原子，如：11H、21H、31H，即 具有相的质子数，但具有不同的质量数的原子。 2、分类
(1)按同位素产生的条件 天然同位素, 如：3H，14C，18O等 人工同位素, 如：人工3H，60Co，82Br
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Isotopic Ratio R
R = 2H/ 1H, 18O/ 16O, ...
-values
Rsample - RStandard Rsample -1
RStandard
RStandard
4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
（2）按结构稳定性 稳定同位素, 如：D , 13C, 12C 放射性同位素, 如：3H, 14C, 238U
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4.1同位素基础知识
一、同位素及分类
2、分类 （3）按进入环境的方式：
人工施放同位素，专指在研究过程中通过有目的人 为投放而进入环境的部分人工同位素。如测定地下水流 速流向的131I。
but with different atomic mass.
0
0
8 protons
+ 8 neutrons
16O
8 protons
+ 10 neutrons
18O
18O 16O
=
1 500
Stable Isotopes
Radioactive Isotopes
Do not decay spontaneously (stable over time)
40
Unstable nuclides (T½ > 1 day)
Stable nuclides
30
Atomic Number (Z) m
20
10
0 0
Isotopes
Isotones
Isobars
10
20
30
40
50
Isotopes are atoms of an element with same atomic number
3、国际标准 为了准确的比较不同样品间同位素比值的变化，国
际上用统一的标准。 例如：某水样测得 18O/16O=1973.4×10-6，则某δ18O=-
10‰，说明该样品比标准富16O 10‰
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准
Processes causing natural variations of environmental isotopes
18O/16O, 2H/1H Condensation
18O/16O, 2H/1H
Evaporation 13C/12C, 15N/14N
Biolog./Geochem. Processes
2、同位素组成表示方法 （1）同位素丰度 指在自然界或物质中某一元素的各种同位素在该元
素中的所占的百分比。如氢在自然界的平均丰度： 11H=99.9844%，21H=0.0156%。
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4.1同位素基础知识
二、同位素组成及其表示方法和标准