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某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或物相中的现象称为同位素分馏(isotope fractation)。
同一元素的同位素之间由于核质量的差别,其物理、化学性质存在微小的差别,经物理、化学或生物的过程之后,体系的不同部分(如反应物和产物)的同位素组成将发生微小的、但可测量的改变称之为同位素分馏,其程度正比于同位素质量差。 在所有的元素中,氢同位素质量的相对差异最大,因此氢同位素分馏也最大。
物理化学上,可将同位素分馏分为热力学平衡分馏、动力学非平衡分馏和非质量相关分馏。热力学平衡分馏研究同位素交换达到平衡后的状态,动力学非平衡分馏研究同位素交换反应达到平衡的过程[1] 。
由于不同的稳定性同位素之间质量上的差异,其理化性质和生物、物理和化学反应过程中的表现不尽相同,从而导致反应物和生成物在同位素组成上的差异,这一现象叫做同位素分馏效应(isotopic effect) 。