ах, представлені в даній роботі, наводяться у значеннях щодо SMOW в проміле. p> Концентрація ізотопів кисню і водню в природних з'єднаннях залежить від ряду факторів і варіює в значних межах. Зокрема, вміст дейтерію в природних водах становить від - 430 до +129, кисню-18 - від - 55 до +32% 0 (щодо SMOW). Найбільш низькі значення відносини D/H і 18О/16О встановлені в полярних антарктичних опадах [79], найвищі - в інтенсивно випаровуються закритих водоймах аридної зони Африканського континенту [Fontes J. С. е. а., 1967 р.]. А. О. Нір [Nier А. О.. 1950] встановив відношення концентрацій ізотопів кисню в повітрі, яке становить 16О/17О/18О = 99,7587/0,0374/0,2039. p> Як випливає з наведеного, варіації у змісті ізотопів води в природі більш ніж на два порядки перевищують точність мас-спектрометричних визначень. У межах регіонів вони, зрозуміло, значно менше, але і в цьому випадку можуть бути ефективно використані для вирішення багатьох наукових і прикладних завдань. br/>
ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО апаратуру і методику
Найбільш точним методом аналізу ізотопного складу водню і кисню природних концентрацій є мас-спектрометричний. Швидкий і високоточний аналіз ізотопного складу водню і кисню мас-спектрометричним методом можна здійснити, якщо виконуються наступні умови:
) створений мас-спектрометр, що задовольняє вимогам швидких і прецизійних (відносних) вимірювань;
) вибрано аналітичне з'єднання, яке не має схильності до В«пам'ятіВ» і швидко відкачується.
Досвід показує, що найчастіше значно більш просто подолати технічні труднощі при створенні мас-спектрометричної установки навіть в звичайних лабораторних умовах, ніж реалізувати стандартні умови при хімічної підготовки досліджуваної речовини до ізотопного аналізу. Тому хімічна підготовка зразків, незважаючи на уявну простоту і доступність, повинна виконуватися з особливою ретельністю, оскільки саме вона виявляється лімітуючої стадією. br/>
ВИБІР ХІМІЧНОГО З'ЄДНАННЯ
Хімічна сполука, що задовольнить вимогам швидкого і високоточного аналізу, має володіти такими властивостями: 1) речовина повинна бути газоподібним; 2) проби повинні готуватися без спотворення ізотопного складу і бажано простою операцією.
Водень. Для аналізу ізотопного складу водню природних сполук елементарний водень виявився краще за інших газів. Спроби використовувати інші сполуки, наприклад НCl [80]. не мали успіху у зв'язку з накладенням на лінію з масовим числом 39 (2H37Cl) + легко утворюється іона (12C31H3) + органічного походження того ж масового числа (табл. 2). Разом з тим використання газоподібного водню пов'язане з рядом труднощів. Головні з них обумовлені освітою в джерелі іонів мас-спектрометра трьохатомних нонов водню (1H3) + і великою відносною різницею в масах аналізованих іонних струмів: 3 (1H2H +1 Н3) + і 2 а. е. м. (1Н2) +.
Трьохатомний іон водню (1Н3) + утворюється в іонізаційній камері мас-спектрометра внаслідок іонно-молекулярної взаємодії між молекулами і атомами і зарядженими частинками з реакції
Н + + Н2 1Н3 +;
Н2 + + Н 1Н3 +;
Н2 + Н2 1Н3 + + Н.
При цьому, як випливає з табл. 2, кількість двоатомних іонів змінюється пропорційно тиску р, в той час як трьохатомних - пропорційно квадрату тиску р2. Лінія іона 1Н +3 з масовим числом 3 а. е. м. накладається на лінію іона (1Н2Н) + з тим же масовим числом. Таким чином, ізотопне ставлення HD/H2 не може безпосередньо вимірюватися в звичайному мас-спектрометрі, оскільки похибка у визначенні концентрації дейтерію може досягати десятків і сотень відсотків, тобто значно перевищувати варіації в природних об'єктах. Отже, використання молекулярного водню в якості аналітичного газу зумовлює необхідність соответствуюших технічних рішень. Кисень. З газоподібних сполук кисню для мас-спектрометричного аналізу можна використовувати СО2, О2, СО, NО2, NO, SО2 та ін З них практичний інтерес для прецизійних вимірювань представляють перші три. Найбільш часто використовується для ізотопного аналізу кисню у водах, гірських породах і мінералах, органічних сполуках і т. д. СО2 головним чином через універсальність отримання та доступності очищення. Перевага СО2 в якості аналітичного газу особливо помітно в тих випадках, коли необхідно вивчати ізотопний склад кисню і вуглецю. У цьому випадку відносини ізотопів 18О/16О і 13C/12C можуть реєструватися в одному мас-спектрометрі шляхом нескладної перебудови приймача іонів з пар іонних струмів 44 (12С16О16О) + - 45 (13С16О16О) + на 44 (12С16О16О) + -46 (12С18О16О) + і навпаки. Такий трехщелевие приймач іонів стосовно до мас-спектрометру МІ-1305 був розроблений і вже використовувався нами [Ветштейн В. Є., 1965 р.]. br/>
Таблиця 2
Мас-спектр позитивних іонів водню
Масове чіслоОсновние іониІнтенсівность,% Фонові іониЗавісімость іонного струму від тиску рАтомарний водород1 (1Н) + Сильна (1...
