同位素百科

基本信息

中文名：碳-13标记二氧化碳
英文名：Carbon-13 labeled carbon dioxide
化学式：¹³CO₂
分子量：45.00 g/mol (普通CO₂为44.01 g/mol)
同位素标记：中心碳原子为¹³C
同位素丰度：≥99 atom% ¹³C

物理化学性质

外观：常温常压下为无色无味气体
密度：1.977 g/L (标准状况下，比普通CO₂略高)
熔点：-56.6°C (三相点)
沸点：-78.5°C (升华点)
溶解性：

• 易溶于水(1体积水可溶解约1体积CO₂)

• 可溶于乙醇等有机溶剂

同位素特性

1. 标记位置：仅中心碳原子为¹³C

2. 同位素纯度：≥99 atom% ¹³C

3. 检测特性：

   • 质谱(MS)：分子离子峰m/z=45 (普通CO₂为m/z=44)

   • 红外光谱(IR)：不对称伸缩振动峰位于2349 cm⁻¹(比¹²CO₂向低频偏移约50 cm⁻¹)

   • 拉曼光谱：特征峰位于1388 cm⁻¹

主要应用领域

1. 光合作用研究

• C3/C4植物碳固定途径示踪

• 藻类光合效率测定

• 植物碳分配机制研究

2. 医学诊断

• ¹³C-尿素呼气试验(幽门螺杆菌检测)

• 肝功能评估

• 代谢疾病研究

3. 环境科学研究

• 碳循环示踪研究

• 温室气体源解析

• 海洋酸化过程研究

4. 工业应用

• 半导体制造工艺

• 食品保鲜气体示踪

• 石油开采过程监测

制备方法

1. 酸分解法：¹³C标记碳酸盐与酸反应
   NaH¹³CO₃ + H⁺ → ¹³CO₂↑ + H₂O + Na⁺

2. 燃烧法：¹³C标记有机物完全燃烧
   C₆H₁₂¹³O₆ + 6O₂ → 6¹³CO₂ + 6H₂O

3. 商业制备：低温蒸馏富集¹³CO₂

使用与储存

储存条件：

• 高压钢瓶储存(纯度≥99.9%)

• 储存温度：室温

• 避免阳光直射

使用注意事项：

1. 使用前检查气密性

2. 实验室操作需在通风橱中进行

3. 避免高温环境

4. 配备CO₂浓度监测报警器

安全信息

危险性：

• 高浓度时有窒息风险

• 接触干冰可能造成冻伤

• 无放射性危害

防护措施：

• 使用场所保持良好通风

• 操作时佩戴防护手套

• 配备适当的呼吸防护设备

紧急处理：

• 吸入：立即转移至新鲜空气处

• 接触：用大量清水冲洗

• 泄漏：通风稀释，专业人员处理

研究进展

1. 最新应用：

   • 单细胞代谢通量分析

   • 纳米材料合成

   • 碳中和技术创新

2. 检测技术发展：

   • 激光光谱同位素分析

   • 微流控芯片结合质谱检测

   • 原位同位素成像技术

未来展望

1. 在碳中和研究中的潜在应用

2. 新型检测技术的发展需求

3. 低成本制备工艺的研发方向

4. 在生命科学领域的拓展应用

注：本产品为稳定同位素标记化合物，无放射性，使用需遵守实验室安全规范。具体实验方案应根据研究目的设计，建议在使用前咨询相关领域专家。