碳同位素的国际标准是多少

1. 碳同位素丰度

1.碳同位素丰度

碳是地壳中分布最广、最活跃的元素之一，它参与很多矿物和有机化合物合成，例如石油、天然气和煤等的组成。在岩石圈中循环强烈，可作携并为岩石、矿物和水形成的成因标志。自然界中碳有6种同位素（₁₀C、¹¹C、¹²C、¹³C、¹⁴C和¹⁵C），主要为¹²C、¹³C和¹⁴C：¹²C为98.892%，¹³C为1.108%，¹⁴C为1.2×10^—10%。¹²C、¹³C为稳定同位素，¹⁴C为放射性同位素，半衰期为5730年，常被用来研究生物过程、生物化学过程等反应途径的指示剂。

2.表示方法与组成

（1）稳定同位素

在各种天然物体中碳同位素的渣隐哗含量一般用¹²C/¹³C来表示，平均值为89.25%，与石灰岩中碳同位素的平均含量相等。此外还用偏差δ¹³C来表示：

水文地球化学基础

C同位素的标准为PDB，¹³C/¹²C=1123.72×10^—5。

（2）放射性同位素（₁₄C）

以PMC（percentage of modern carbon）表示，

水文地球化学基础

式中：A_样为样品的放射性比度，dpm/g；A_标为标准样品的放射性比度，dpm/g；dpm/g为每克样品每分钟衰变次数。

按照国际上的统一规定，标准样品（现代碳）指的是1840～1860年间生长的未受如行工业污染的树木中的碳，其放射性比度为13.56 dpm/g。这样，标准样品中的¹⁴C含量为100 PMC。由于目前已很难取得这种标准样品，现代碳在1950年被人们重新定义为美国国家标准局（NBS）草酸中¹⁴C活度的95%。

2. 稳定同位素在自然界的丰度、比值、标准及表示方式

自然界不同物质的同位素组成有着明显差别，同位素的比值各不相同。利用这种性质，使得稳定同位素在研究油气成因类型、油气源对比、油气运移等诸方面得到广泛应用。

在石油和天然气勘探中应用稳定同位素时，除直接测定同位素比值外，常用δ值表迟族示。δ值的定义为:

石油与天然气地质学

式中:δ为同位素分布值的总称，对于碳、氢别宴旦颂用δ¹³C、δD表示;R_s为样品的同位素比值，对于碳、氢同位素分别是¹³C/¹²C、D/H;R_r为标准的稳定同位素比值。

需要注意的是，不同元素稳定同位素的标准不同，同一元素也可有不同的标准(表2－11)。

表2－11 常用碳同位素标准的¹³C/¹²C值和国际标准(PDB)δ¹³C值晌郑

为了便于对比，通常要把某一标准换算成另一标准，如将测得对A标准的δ值(δ¹³C_A)，换算成对B标准的δ值(δ¹³C_B)时，可用下式进行换算:

石油与天然气地质学

式中:δ¹³C_B为求取的对B标准的δ值;δ¹³C_A为测得的对A标准的δ值;R_Ar、R_Br分别为A、B标准的¹³C/¹²C比值。

例如，对四川进行碳同位素研究时，采用福一井的CH₄作为工作标准(即A标准)它的¹³C/¹²C为1084.4×10^－5。测得纳16井P₁³A层天然气(CH₄)的δ¹³C_A(A标准)为4‰。现将其换算成以周口店灰岩为标准(即B标准———δ¹³C_B)，代入上式得δ¹³C_B值为－31.03‰;若换算成PDB标准，则δ¹³C值为－31.13‰。

与油气有关的C、H的稳定同位素在自然界的丰度、比值、标准及表示符号如表2－12所示。

表2－12 碳、氢稳定同位素的符号、丰度、同位素比值及标准简表

3. 为什么物质的量,相对原子(分子)质量都拿碳12作标准呢它有什么特殊吗

一开始是习惯问题，后来经过国际会议统一了这个标准，是人为定义的。用C-12是比较方便测量（它很常见，又是稳定的，不衰变）。
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最初，“原子量”是以化学元素氧的原子量(规定为16)为标准。但是化学家是把氧的同位素氧－16、氧－17、氧－18的芦氏念混合物，即天然氧元素的数值定为16。而物理学家则是把氧的一种同位素即氧－16的数值定为16，两者很不一致。1959～1960年，国际纯粹与应用物理学联合会 (IUPAP)和国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)取得一致协议后，结束了这种不一致局面。决定改用碳同位素碳－12作为标准，把它的原子量定为12，并以此为出发点，给出了“相对原子质量”的数值。馀下的问题是通过确定碳－核孙12的相应质量以定义物质的量的单位。根据国际协议，一个“物质的量”单位的碳-12应有 0.012千克。这样定义的“物质的量”单位取名摩尔(符号mol)。
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多少年来，人们都以氧原子量(16.00D0)作为标准去衡量其它各种元素的原子量。而到了1960～1961年间，物理学家和化学家们在有关的国际学术会议上，决定统一物理和化学的单位。并一致认为把碳元素的主要同位素碳—12的原子量作为测定陪困其它元素原子量的新标准，并把碳—12的原子量定为12.000000。根据这—标准，氧16的原子量就为15.994915，所以采用碳—12原子量的十二分之一作为一个原子质量单位要比氧16的单位大一些。而新老标准间的差值约为万分之三(0.03％)。