※ 引述《volley (你媽的鐵支)》之銘言： : ※ 引述《nia (貓肉很好吃)》之銘言： : : 我不是說定年 而是講碳13/12 : : 由穩定同位素的fractionation : : 我猜多少可看出其process是生物性或非生物性 : : 因為生物使用碳組成有機體, 會較不傾向使用碳13 : : 無機過程形成的有機化合物, 或許碳13會較前者enrich : 先說明:小弟我是學化學的... 學長好~ 小弟也是學化學的 (就是那隻跳槽到地質系的怪人) : 要對上面兩位大大說: : 1. 以碳同位素定年是指碳-14. 由於宇宙射線可以將穩定的氮-14轉變為不穩定 : 的碳-14,而大多數的生物體在地表生活會直接和碳-14有所接觸,所以生物體 : 內才會有碳-14的同位素存在. 沒錯 : 2. 由於地球接受宇宙射線(大多數來自太陽)的強度大致不變,所以自然界的碳- : 14濃度大致維持固定,也因此生物體內的碳-14濃度也固定. 自然界C14濃度非固定, 自己正在k相關的一篇science文章,還沒讀完 生物體內的C14大致接近,因為被"假設" biodiscrimination 對C14的分化皆相等 : 3. 生物體死亡後無法再補充碳-14進入體內,體內的碳-14濃度也因而下降,碳-14 : 的半衰期是5730年,因為和地質時間動輒百萬年相比太過短暫,無法提供地質 : 時間尺度上的定年.若樣品不是來自生物,這個方法沒有用,若是來自生物,也會 : 因為時間太長久而無法測量. 目前測量上限約為五萬年 : 4. 有機碳-14和無機碳-14的衰變性質的確完全相同. 沒錯 : 5. 碳-13和碳-12均是碳的穩定同位素,衰變的尺度可能超過宇宙的時間尺度, : 所以就地質時間而言,它們是不會變化的,而碳-13和碳-12的自然濃度約為 : 1:100,這個數字不會因為它是有機碳化合物或是無機碳化合物而有所差別, : 因為生物體並不能分辦它們,對化學反應來說,它們是完全一樣的. 對化學系來講, 同位素的化性都相等, 這是因為電子軌域相等之故 但實際上, 同位素由於質量數不同, 在動力學上, 會造成diffusion rate不同 於是 activation energy就會有些微的差距; 在熱力學上, 則因重的同位素形成鍵結後, 其鍵能的vibration energy 會較輕的同位素低, 故較穩定. 一個反應由動力學或熱力學主導, 將決定輕重同位素enrich於何種相 若由動力學主導(逆反應不明顯或不可逆反應), 因重同位素diffusion rate低, 在產物中所佔比例會低於在反應物中所佔比例 若由熱力學主導(平衡反應), 因重的同位素在固相或與高價位離子鑑結時 vibration energy較低, 故會enrich於固相 (一般不考慮離子溶液態之水合能) 另外還有一類比較複雜的同位素於固/液相間的分化機制 是由不同的過飽和程度, 導致無分化的快速沉澱與製造分化的平衡反應間 產生不同程度的競爭. 這比較難講清楚, 可看這幾篇文章: Kim and O’Neil (1997); Zhou and Zheng (2002); Lemarchand et al. (2004) (前兩篇講氧同位素, 第三篇講鈣同位素.) 這些分化通常都僅讓同位素比例產生%o級的改變量, 對化學家來講是不重要的 但在地科界很多古溫, 古pH, 古生產力或古鹽度上的測量, 卻是極其重要 因為那些參數就會令同位素比發生這麼微量的改變. 這也是為何地質系一直要買更新 能測元素or同位素比更準的質譜儀的原因 在生物體內的同位素分化, 一般被認為是服從以上物理化學的分化機制. 但常常我們連在biomineralization中, 生物是怎樣利用元素形成殼體/有機體都搞不懂 故有機來源物質的同位素分化現象, 往往和簡單的無機合成實驗結果有些差距 像無機形成Aragonite, 與養殖O. universa與G. sacculifer兩種有孔蟲, 與實際測量Coretop之O. universa與G. sacculifer殼體之鈣同位素比質 都發現有一些差距(尤其是和溫度的關係) 講了那麼多, 總之我想講的是, 化學界和地球化學界看反應, 所重視的東西是不同的: 化學重定性, 地化重定量. 舉例來說, 在寫個氧同位素的交換反應之反應常數(這是個被假想的反應): 1/3 CaC(O18)3(s) + H2(O16) <--> 1/3 CaC(O16)3(s) + H2(O18) 化學系的學生一定會寫: K = [H2(O18)]/[H2(O16)] 但實際上, 在同位素地球化學上, 得寫為: K = ([CaC(O16)3(s)]^(1/3)x[H2(O18)])/([CaC(O18)3(s)]^(1/3)x[H2(O16)]) 也就是說, 固相的濃度也要被考慮進去, 這是由於本來在導Gibb's energy時 就也有將固相species的濃度也算進去. 但對化學系來講, 把這算進去頂多也只會令K發生%o級的改變, 根本沒什麼差別 故都直接假設固相為純物質, K值中就不考慮固相之影響 -- 不管黑貓白貓，只要會叫nia的就是好貓～ --

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