（5）结果计算

由于平衡反应后的二氧化碳和水都改变了原始的氧同位素组成。通过两组份物料的平衡关系，可以推导出计算水的δ¹³O值的公式。

已知:平衡前水的氧克原子数为Nw，其，¹⁸0/¹⁶0比为Rw;二氧化碳的氧克原子数为Nc；其¹⁸0/¹⁶0比为Rc。平衡后水的¹⁸0/¹⁶0比为R'w;二氧化碳的¹⁸0/¹⁶0比为R'c。

平衡以后水和二氧化碳的¹⁸0/¹⁶0比之间存在以下的关系式:

R'c=aR'w (48-12)

在一定温度下，两者¹⁸0/¹⁶0值的比为一定值，即分馏系数a为常数。

根据物料平衡关系，平衡前后体系总的¹⁸0原子数是相等的，经推导可以得到下式:

NwRw+NcRc=NwR'w+Nc十R'c (48-13)

设p=Nw/Nc，将(48-12)式代入(48-13)式，得到;

(48-14)

根据定义δ= ×1000，净土（48-14）式中R值换成δ值，得到：

（48-15）

式中：δ¹⁸0_H2o为待测水的δ¹⁸O值;

δ¹⁸0ⁱco₂充入的二氧化碳的原始δ¹⁸0值;

δ¹⁸0^fco₂为平衡后的二氧化碳的δ¹⁸0值。

在已知pδ¹⁸0ⁱco₂和一定温度时的a值后，就可以从平衡后的二氧化碳的δ¹⁸0^fco₂值得到样品水的δ¹⁸0_H2o值。

（6）注意事项

①抽去平衡器中的空气，现在一般用毛细管方法代替干冰冷冻的方法，即在平衡器和真空系统间加一玻璃毛细管以控制抽速，可以在水样不冷冻的情况下抽真空，节省了实验时间，简化了实验步骤。

②水平衡时选择的恒温温度，如果用恒温水槽所选温度一般为18℃;若用空气浴恒温，均在25^oC进行。有资料表明，当平衡器的振荡速度由低到高时，同位素的交换速度逐渐增加，在2r·s^-1～4r·s^-1区间有一突跃。当振荡频率大于3.8r·s^-1后，体系的同位素交换平衡时间相当于水合作用的时间。

5、有机物的氧同位素质谱分析

（1）方法提要

有机化合物中氧同位家分析的关键是必须将有机物中的氧定量地转化为二氧化碳。目前应用最广泛的办法是采用分子中不含氧的氛化汞(HgC1₂)或抓化铜(CuC1₂)将有机物热分解,定量地把氧转化成供质谱分析的二氧化碳。

当温度高于350^oC时，氧化汞或氯化铜分解放出氯气。如将有机化合物与这类试剂混合放在封管中，在高温下有机物被氯气分解成二氧化碳。然后用喹啉吸收分解作用过程中生成的氯化氢，纯化供质谱分析的二氧化碳样品气体。

（2）试剂

①氯化汞(HgC1₂，分析纯)；

②五氧化二磷(P₂O₅，分析纯);

③ 喹啉(C₉H₇N，分析纯):预先进行纯化;

④液氮，一196℃;

⑤冷液，-80^oC:由无水乙醇和液氮调拌而成。

（3）仪器与设备

氯化汞热分解装置(图48-15)；安培瓶;烘箱;马弗炉;具双路进样系统的同位素质谱计。

（4）分析步骤

①A管中预先注入2mL经纯化的喹啉和数毫克的P₂O₅；B管中注入0.5mL喹啉。

②将空的安培瓶接在真空系统上，在250^oC温度下加热抽气1 h。氯化汞和样品置于烘箱中(60^oC)烘干过夜。

③将100mg氯化汞和10mg～15mg有机化合物混合后放入安培瓶中，在100^oC(根据有机物性质加以控制)加热真空抽气lh后将安培瓶熔封。然后从真空系统上取下，放入马弗炉(500 ^oC)中加热6h。

④将安培瓶放入A管内后，接到真空上抽真空。关上活塞1，在A管外套上液氮冷阱。用磁铁吸住A管中的铁块，打碎安培瓶的破碎端，释放出气体，这时二氧化碳和饭化氢等气体冷凝在A管壁上，打开活塞1使一氧化碳气体进入高压放电转化器D内。

⑤逐渐增加转化器铂电极两端电压，发生辉光放电，使一氧化碳转化成二氧化碳，并在管底的冷指中用液氮冷冻下来。

⑥一氧化碳反应完全后，关上活塞1，撤去液氮冷阱，使氯化氮气体与A管中的喹啉作用10min后，又套上液氮冷阱。这时会放出被吸附的一氧化碳，再次把一氧化碳引入转化器内，并转化成二氧化碳。

⑦撤去D管冷指的液氮，用液氮将二氧化碳转移到B管。

⑧撤去A管外的液氮冷阱，换上一80 ^oC的冷液阱，用液氮将A管中的二氧化碳转移到B管，关上B管上的活塞2，解冻B管，使全部的二氧化碳气体再次与管中的喹啉作用，除去其中可能残留的氯化氢。10 min后，套上一80^o的冷液阱，用液氮将B管中的二氧化碳定量地转移到气样管C中，待质谱分析。

⑨最后，进行双样比较精密质谱测定，得到二氧化碳气体样品中的¹⁸O/¹⁶O比值。

（5）注意事项

①不同的有机化合物与氯化汞的反应温度是不一致的，有机物中的C=O键在325℃时就能与氯化汞作用，而苯酚中的氧在530^oC时才能被释放出来。因此必须报据有机物的种类确定所需的热分解的温度。

②有机化合物和氯化汞分解反应生成的氯化氢严重干扰二氧化碳中氧同位素质谱分析。

氧化氢的沸点为一85^oC，与二氧化碳的升华点非常接近，用液氮、干冰等普通冷冻剂无法将两者分开。须使有机物分解的气体与喹啉反复反应二次，可吸收掉气体中的绝大部分氮化氢，得到纯净的二氧化碳气体样品。

参考资料：土壤农业化学分析方法