有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)和穩(wěn)定同位素-資料下載頁(yè)
2025-08-20 10:50本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】熟悉與油氣地球化學(xué)有關(guān)的一些有機(jī)化學(xué)基本知識(shí)。穩(wěn)定同位素及其分餾原理。關(guān)鍵內(nèi)容（難點(diǎn)）：。有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和命名。油氣地球化學(xué)研究的是存在于地質(zhì)體中的有機(jī)化合物，包括烴。類化合物和非烴化合物。指只含碳、氫元素的化合物。烴類化合物結(jié)構(gòu)有多種表示方法。子之間的化學(xué)鍵。結(jié)合的氫原子數(shù)。式排列，也可以形成支鏈，雜原子是N、S、O，因此雜原子化合物又稱為NSO化合物。原子化合物具有生物成因，而另一些則是在成巖演化過(guò)程中新生的。的分子得以研究。葉綠素有關(guān)，也是油氣有機(jī)成因的重要證據(jù)?；潭容^高的大分子，并具有與干酪根相似的特征。木質(zhì)素構(gòu)成了木本植物的支撐結(jié)構(gòu)。在反應(yīng)中，分子內(nèi)或分子間的原子重新組合，在空間上的。及由此如何決定產(chǎn)物分子中各。旋光異構(gòu)因分子中手性因素而產(chǎn)生的立體異構(gòu)。具有反射對(duì)稱因素的分子是對(duì)稱分子。與鏡影不能重疊，該分子稱為不對(duì)稱分子或手性分子。
【正文】 H)樣品 ( 2D/ 1H)標(biāo)準(zhǔn) ]/ ( 2D/ 1H)標(biāo)準(zhǔn) ] 1000‰ 常用的氫同位素標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)大洋水的 2D/ 1H比值，為 106，稱為SMOW標(biāo)準(zhǔn) ?穩(wěn)定同位素的分餾機(jī)理 ?概念： 盡管同一元素同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，但在化學(xué)反應(yīng)中，不同物質(zhì)同一元素的兩種同位素比值是不同的。 穩(wěn)定同位素在兩種同位素比值不同的物質(zhì)之間的重新分配稱為同位素分餾， 自然界中存在同位素的動(dòng)力分餾效應(yīng)和交換分餾效應(yīng) ?同位素的交換分餾效應(yīng) 在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下，不同物質(zhì)、同一物質(zhì)不同相態(tài)或單分子間發(fā)生同位素的重新分配而產(chǎn)生同位素變化的現(xiàn)象稱為同位素的交換分餾效應(yīng) 常見(jiàn)的碳同位素交換分餾作用有： 大氣中 CO2與水中溶解的 HCO CO32的同位素交換分餾作用 13CO2+H12CO3=12CO2+H13CO3 交換分餾的結(jié)果是使水中更加富含 13C重同位素；通常海水中 HCO CO32的 δ13C值與空氣中 CO2的 δ13C值相比約高 7‰ ~9 ‰ ，因而導(dǎo)致 非生物成因的碳酸鹽巖和無(wú)機(jī)成因的天然氣 δ13C值較高 ；陸生植物或露出水面的水生植物由于吸收空氣的 CO2，含有較多 12C，而水生的浮游植物或淹沒(méi)在水中的水生植物，由于利用的水中的重碳酸鹽或 CO2，因而具有較高的 δ13C值，所以一般情況下， 海洋浮游植物比陸地植物的 δ13C值大約高 10 ‰ 烴類氣體（如 CH4）與二氧化碳（ CO2）間的同位素交換分餾作用 在溫度較高的地區(qū)，如巖漿或火山活動(dòng)帶，烴類氣體與 CO2之間將發(fā)生頻繁的同位素交換作用 12CO2+13CH4=13CO2+12CH4 結(jié)果是使 CH4分子中重碳同位素減少 ?同位素的動(dòng)力分餾效應(yīng) 在化學(xué)反應(yīng)中，由于同一元素兩種同位素的化學(xué)反應(yīng)速度不同而產(chǎn)生的同位素分餾效應(yīng)稱為同位素的動(dòng)力分餾效應(yīng) 在油氣地球化學(xué)研究中，同位素的動(dòng)力分餾效應(yīng)更為重要，因?yàn)橛苫瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)所控制的任何地球化學(xué)過(guò)程如烴類的生成作用都將表現(xiàn)出同位素的動(dòng)力分餾效應(yīng)；通常情況下輕同位素所形成的化學(xué)鍵能較低，其反應(yīng)速度較快，因此與原始反應(yīng)物相比，反應(yīng)生成物中富集輕同位素，而反應(yīng)殘余物中富集重同位素 常見(jiàn)的同位素動(dòng)力分餾效應(yīng)有： 光合作用所產(chǎn)生的同位素動(dòng)力分餾效應(yīng) 由于 12C— 12C 較 13C— 12C的能態(tài)低，因此在植物進(jìn)行光合作用過(guò)程中，導(dǎo)致 CO2中的 12C減少，而合成的有機(jī)質(zhì)中 12C增加，所以植物體中 δ13C值與無(wú)機(jī)碳化物的 δ13C有明顯差異，該差異成為石油有機(jī)成因說(shuō)的重要證據(jù)之一 油氣生成過(guò)程中的同位素動(dòng)力分餾效應(yīng) 在有機(jī)質(zhì)埋藏過(guò)程中，受溫度的影響，有機(jī)質(zhì)將隨著熱演化過(guò)程生成烴類物質(zhì)，在這一化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，由于 12C取代分子的化學(xué)活性較 13C高，且不同同位素的化學(xué)鍵能也有差異，其穩(wěn)定性順序?yàn)椋?13C— 13C13C — 12C 12C— 12C，因此在相同溫度條件下， 12C— 12C鍵斷裂速度較大，致使在較低溫度下形成的烴類產(chǎn)物中富集 12C，而在較高溫度條件下形成的烴類產(chǎn)物中13C含量較高。 蒸發(fā)和擴(kuò)散作用所造成的同位素分餾效應(yīng) 由于蒸發(fā)作用，使氣相物質(zhì)中富集輕同位素，而液相物質(zhì)中則富集重同位素，如相同來(lái)源的天然氣碳同位素通常較原油同位素輕 氣體分子通過(guò)多孔介質(zhì)的擴(kuò)散速度與分子質(zhì)量有關(guān)，一般情況下輕同位素的擴(kuò)散速度較重同位素?cái)U(kuò)散速度高，因此在氣藏形成過(guò)程中，由擴(kuò)散聚集而造成天然氣的同位素較輕，相反擴(kuò)散損失將導(dǎo)致氣藏中天然氣的碳同位素變重 1. 同分異構(gòu)體的概念 2. R、 S、 α、 β構(gòu)型的判別方法 3. 穩(wěn)定同位素的概念 4. δ值的表示方式 5. 穩(wěn)定同位素的分餾機(jī)理 思考題
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