氧18的简介及用途制备

氧元素的稳定同位素，符号岾O，缩写为18O。1929年，W.F.Giorgio和H.L.Johnston利用分子光谱学发现天然氧由氧16、氧17和氧18同位素组成。现代测量表明，空气中氧同位素的确切成分是氧16：氧17：氧18=2667:1:5.5。

1937年，H.C.Yuri和J.R.Hoffman通过水蒸馏获得富氧水（重氧水）。在现代，分离氧气18的主要方法仍然是水蒸馏法，通过水蒸馏法可以获得99.8%的H218O。一氧化碳或一氧化氮的低温蒸馏也可以从氧气18中分离出来。

由于发现了重氧同位素，原子量的化学标度（O=16.000000）与物理标度（16O=16.00000）不兼容。这是因为化学标尺选择的氧气是天然氧气，氧气17和氧气18的存在使化学标尺大于物理标尺，化学标尺是物理标尺的1000275倍。化学和物理是相互联系的，不同的尺度必然会导致混淆。在这两种尺度一起使用一段时间后，对一致尺度的需求变得越来越明显。直到196年，化学和物理联合选择12C=12作为原子量标准，这两种尺度是一致的。

由于氧没有长寿命的放射性同位素，氧18是一种重要的痕量原子，广泛用于研究与生命活动有关的化学反应机制、催化机制和反应过程。首先，药物研究中的氧气是大多数药物结构中的基本元素。在代谢研究中，氧18通常用于代替普通氧进行同位素追踪，它可以灵敏、准确、快速地了解药物在体内的活动规律和代谢途径。这种可追溯性研究对于新药的开发至关重要，对于控制药物在人体内的使用也非常重要。

二是在能量代谢研究中的应用：由氧18和氢组成的分子，化学式为H218O，称为氧18水。为了确定自由人的能量代谢，最快和最准确的方法是使用双标记水技术，即氢和氧双同位素示踪法。在给人类或动物喂入一定剂量的H-2（氘）和O-18双标记水后，可以通过采样和测量人体释放的同位素速率来测量代谢状态。双标签水技术用于运动医学、儿童营养、食品营养、减肥、宇航员饮食等领域。分布广泛，具有广阔的发展前景。

第三，20世纪90年代开发的PET（正电子发射断层成像）技术为重氧水的应用提供了前所未有的可能性。与CT、核磁共振和其他用于从形态学角度诊断疾病的成像技术相比，PET可以在分子水平上提供关于疾病的功能、代谢或受体结合的信息，被称为“体内生化成像”。由于疾病的生化变化往往比形态学变化更早，因此在诊断疾病，特别是肿瘤、冠心病和脑疾病时，它可以更早、更灵敏、更准确。90%以上的PET显像剂是氟-18，而氟-18是通过以氧共振18为靶点的加速器中的质子轰击形成的。因此，它已成为氧b18作为正电子发射靶的最重要用途。

氧18的制备

同位素质量数的差异对其基本性质的影响很小，因此各种天然化合物的氧同位素组成大致相等。空气、淡水和海水中的Oxygen-18含量分别为0.204% 、0.198%和 0.200%。各种矿物质中Oxygen-18的含量变化不超过0.008%。因此，应使用空气或天然水作为生产原料。

为了在生产量中富含Oxygen-18的材料，可以应用液氧、氧化氮、水或化学同位素交换的精馏。基于每种方法的经济考虑和技术可行性，水的精馏被选为基础方法。此外，以富含这种同位素的水的形式储存、运输和使用 Oxygen-18 是最方便的。

精馏法被广泛研究并广泛用于化学工业中物质的提纯和不同沸点物质的分离。

天然水可以看作是常压下沸点为100摄氏度的低沸点H216O和沸点为100.15摄氏度的高沸点H216O的混合物。H216O和H218O的分离发生在蒸馏塔中。每个塔由一个立方体蒸发器、实际塔填充喷嘴、冷凝器和上部储液器组成。

在立方体中发生来自柱的水的连续蒸发。上升到柱子的蒸汽与在喷嘴上以薄膜形式流动的水相互作用发生传质。在这种情况下，蒸汽被耗尽，而流动的水富含高沸点组分 H218O。在塔的顶部，蒸汽进入冷凝器，由水循环系统的水冷却。在冷凝器中发生耗尽的Oxygen-18水蒸气的连续冷凝。重力冷凝水进入上部水库并与那里的水混合。然后这些水被送入柱子的电源。水的消耗量对应于蒸汽的质量流量。

因此，在柱子的操作过程中，Oxygen-18 从上部储层转移到立方体：立方体中的水富含 Oxygen-18，而上部储层中的水则缺乏这种同位素。