同位素化学

　　同位素化学（汉语拼音：Tongweisu Huaxue；英语：Isotope Chemistry），研究同位素在自然界的分布、同位素分析、同位素分离、同位素效应和同位素应用的化学分支学科。

同位素分布

　　同位素在自然界分布规律的研究有以下4个方面：①同位素稳定性规律，研究地球上存在的300多种核素的稳定范围和稳定性规律（见稳定同位素）。②同位素丰度，研究地球物质中各种元素的同位素丰度的一般规律。③地球上同位素分布的涨落，在自然界中，元素不论是游离状态还是化合状态，其同位素组成基本是恒定的，其涨落规律是同位素化学的研究课题之一。 ④元素的起源和演化，为了弄清宇宙中各种同位素分布规律，就必须研究元素的起源和演化过程。

同位素分析

　　用于同位素分析的方法有：①质谱法（见质谱学），是最重要的同位素分析法，不仅精密度高，而且可分析同位素的种类也多。②光谱法，用于分析氘的精密度达0.0002％，可与质谱法相比；是分析氮15最方便的方法，已有专门的光谱仪生产；分析铀235和铀232则须用大型光栅摄谱仪。③气相色谱法，用于分析氕、氘，迅速而灵敏，可测全部浓度范围的氘含量。④核磁共振谱法，用于测量浓重水中的微量氕，精密度可达±0.01％，也可用于分析碳13、氮15等同位素。⑤中子活化分析，可用于测定硼10、锂6和铀235等同位素。⑥水的同位素分析，在同位素分析中占有独特地位，这不仅出于控制重水生产流程的需要，也为了解决在同位素地球化学以及其他用氘和氧18示踪的研究工作中的问题。水同位素分析中最有实效的方法是密度法，不仅仪器设备简单，而且测量精度很高，此外还有红外光谱法。

同位素分离

　　同位素分离是将某元素的一种或多种同位素与该元素的其他同位素分离或富集的过程。按分离原理可分为5类：①根据分子或离子的质量差进行分离，有电磁法、离心分离等方法。②根据分子或离子运动速度的不同进行分离，有孔膜扩散、质量扩散、热扩散、喷嘴扩散、分子蒸馏、电泳等方法。③根据热力学同位素效应进行分离，有精馏、化学交换、气相色谱、离子交换、吸收、溶剂萃取、分级结晶、超流动性等方法。④根据动力学同位素效应进行分离，有电解法、同位素化学交换法、光化学法、激光分离法等。⑤根据生物学同位素效应进行分离。

同位素效应

　　同位素效应是由于质量或自旋等核性质的不同而造成同一元素的同位素原子（或分子）之间物理和化学性质有差异的现象。它在化学结构基本不变的情况下引起物理、化学常数的改变，因此能更深入地揭示物质微观结构与性质之间的关系。研究可分为4个方面：①光谱同位素效应，因同位素核质量的不同使原子或分子的能级发生变化，从而引起光谱谱线位移。这一效应不仅用于分析同位素，更重要的是用于研究分子结构。②热力学同位素效应，同位素的质量差别越大，其物理、化学性质的差别也越大，是轻同位素分离的理论基础。③动力学同位素效应，同位素的取代使反应物的能态发生变化，可引起化学反应速率的差异。此效应能用于分离同位素、研究化学反应机理和溶液理论。④生物学同位素效应，在生物学同位素效应中，以氘的效应最为显著，尚未观察到碳13、氮15和氧18等生命重要元素的重同位素有显著的生物学同位素效应。

同位素应用

　　主要是利用化学合成法、同位素交换法和生物合成法等制备标记化合物，以及标记化合物在化学、生物学、医学和农业科学研究中的应用。