碳13二氧化碳，這一特殊的二氧化碳氣（qì）體，蘊含著碳13同位素。在化學領域，同位素（sù）指的是具（jù）有相（xiàng）同（tóng）原子序數但不同原子量的原子。具體來（lái）說，碳元（yuán）素擁有三種穩定的同位素：碳（tàn）12、碳13和碳14。其中，碳12因其占（zhàn）自然界中碳的絕大多數而廣為人知，高達（dá）98.89%。相比之下，碳13的占比為（wéi）1.11%，而碳14則微乎其微，僅占0.0000000001%。值得注（zhù）意（yì）的是，碳14是放射性的，會隨著時間的推移衰變成氮14。因（yīn）此，在研究碳（tàn）的（de）穩定同位素時，我們主要聚焦於碳（tàn）12和碳13這兩（liǎng）種。
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中文名稱： |
二氧（yǎng）化碳-13C |
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中文別（bié）名： |
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英文名稱： |
carbon dioxide-13C |
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英文（wén）別（bié）名： |
carbon dioxide; dry ice;CARBON DIOXIDE (13C);CARBON-13C DIOXIDE;13CO2 CALIBRANT GAS;CARBON-(13)C DIOXIDE, 99 (ATOM % (13)C);CARBON-13C DIOXIDE, 99 ATOM % 13C,<3 ATOM % 18O;(13C)Carbon dioxide;(13C)Methanedione;13C Labeled carbon dioxide |
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CAS(unlabeled)： |
124-38-9 |
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CAS(labeled)： |
1111-72-4 |
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分子式： |
13CO2 |
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結構（gòu）式: |
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分子量（liàng）： |
44.0095~45.0095 |
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質量標準： |
豐度：5％～99％；化學純度：99% |
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物理性質： |
常溫下是一種無色無（wú）味氣體（tǐ），密度比空氣略大，能溶（róng）於水，與水反應（yīng）生（shēng）成碳酸。 |
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用途： |
碳（tàn）13是碳的穩定同位素（sù）之一，在地（dì）球自然界的碳中占約1.109%。碳-13（13C）（13寫於C的左上角）是碳元（yuán）素的（de）一種（zhǒng）同位（wèi）素，其原子核內含有6個質子和7個中子（比常見的碳12多一個中子），原子核外（wài）有6個核外電子，顯電中性。 因為植物從空氣中吸收二氧化碳，CO2也能用同位素（sù）氣體13CO2加以標記。生物學家用同位素符號同位素氣體（tǐ）13CO2喂饋海藻（zǎo），細菌和其他微生（shēng）物，並利用用核磁共振研究其新陳代謝進（jìn）程，讓藻類在一個純13CO2的氣氛中成長，使藻能夠均勻地進行13C標記，從而能夠（gòu）從13C標記的有機物萃取各種氨基酸，蛋白，脂肪，醣和DNA。喂食標記碳13二氧化（huà）碳的藻類或細菌（jun1）生成（chéng）的**微生（shēng）物，萃取的成分數量會急劇添加。 碳（tàn）13二氧化碳是碳13標記的二氧化碳的同位素氣體，碳（tàn）13二氧化碳常作為示蹤劑（jì）用於研究有機化學反應，有著廣泛的用途。 |
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包裝： |
1-10升鋁（lǚ）箔采氣袋（dài），鋼瓶 |
碳13二氧化碳的分（fèn）子構（gòu）成與性質：
碳（tàn）13二氧化碳是由一個碳13原子與兩個氧原子結合而（ér）成的分子。盡（jìn）管它在化學性質上與普（pǔ）通二氧化碳（由碳12原子和兩個氧原（yuán）子構成）相似，但在物理特（tè）性上卻存（cún）在顯著差異。具體來說，由於碳13的原子質量略（luè）高於碳12，因此碳13二氧化碳（tàn）的密度也相應增大。這一特點導致它在空氣中的擴散速度較慢，同時（shí）也不易被植物吸收。正是基於這一原理，通（tōng）過測量植物體內碳13與碳12的比例，我們可以有（yǒu）效地評估植物的光合作用效率。
在植物生理學領域，碳13二氧化（huà）碳的應用廣泛。它可以用於研究植物的光合作用效率、土（tǔ）壤有機（jī）碳的輸入與輸出、根際沉積碳以及（jí）根際呼（hū）吸等（děng）關鍵過程。其中，碳13脈衝標記法是一種常用的研究（jiū）手段（duàn）。通過向植物提供高濃度的純或富集的碳13二氧化碳，並在不同時間點采集植物和土壤樣本，我們可以精確地測量樣品中的穩定（dìng）性同位素比值或同位素豐度，從而定量估算植物對二氧化碳（tàn）的吸收、利用和釋放情（qíng）況，以及（jí）植物對土壤碳循環的具體影響。
此外（wài），在醫學領域，碳13二氧化（huà）碳也展現出其獨特的價值。它可用於診斷和治療消化係統疾病，如胃潰瘍、肝硬化（huà）等（děng）。通過呼氣檢測法，醫生可以讓（ràng）病人服用含有少量碳13二氧化碳的藥物或食物，然後測量其呼（hū）出氣中的碳13二氧化碳含量。這種方法不僅安全、便捷，而且準確（què）度極高，為消化係統疾病的早期發現和治療提供了有力的（de）支持。
碳13二氧（yǎng）化碳在醫學上的應用：
碳13二氧化碳因其（qí）無色無味無毒的特性，且能夠通過呼吸、口服或（huò）靜脈注射等方式輕鬆進入人體，成（chéng）為醫學研（yán）究中的理想標記物。它能與人體內的眾多生物分子發生反應，從而產生含有碳（tàn）13的標記化合物，這些化合物能通過呼氣檢測、質（zhì）譜分析或核磁共振（zhèn）等先進儀器進行準確（què）測量。
在醫（yī）學領域，碳13二氧化碳的應用廣泛而重要。例如，它可（kě）以用於檢測幽門螺杆菌（jun1）感染，這是一種能引發胃潰（kuì）瘍、胃癌等嚴重消化係統疾病的細菌。通過讓病人服用含碳（tàn）13二氧化碳的藥物或食物，並測量其呼出氣中的碳13二氧化碳含量，醫生能夠安全、便捷地判斷病人是（shì）否感染了幽門螺杆菌。
此外（wài），碳13二氧化碳（tàn）還用於研（yán）究脂肪代謝、蛋白質合成等關鍵生理過程。在脂（zhī）肪代謝方麵，通過測量呼出氣或血液中含碳13的（de）脂肪酸、甘油三酯等標記（jì）產物，可以深入了解個體的脂肪代謝（xiè）狀況，為肥胖、糖尿病（bìng）等代謝性疾病的研究提供有力支持。而（ér）在蛋白質合（hé）成方（fāng）麵，測量血液或組織中含碳13的氨基酸、蛋白質等標記產物，則有助於研究肌（jī）肉（ròu）生長、營養不（bú）良等生理現象，為相關疾病的治療提供新思路。碳（tàn）13二氧化碳在醫學標記中的應用雖然具有（yǒu）諸多優勢，但同時也麵臨一些挑（tiāo）戰。其製備成本相對較高，這在一定程度上限製了其在臨床上的廣泛應用。此外（wài），進行碳13二氧化碳檢測需要專門（mén）的（de）儀器，如高精尖的質譜儀或紅外光譜儀，這（zhè）些儀器的（de）購（gòu）置成（chéng）本和維護成本（běn）都相當高，使得並非所有醫療機構都能配備。
同時，碳（tàn）13二氧化碳的（de）檢測過程通常需要一定的時間，通常在半小時（shí）到一小時之間，這在急診環境下可能不太適用。另外，患者的飲食、藥物攝入、呼吸頻率以及肺功（gōng）能等因素都可能對檢測結（jié）果產生影響，從而增加了檢測的複雜性。
盡管如（rú）此，碳13二氧化碳在醫學（xué）領（lǐng）域的應用（yòng）仍然（rán）具有重要意義。它（tā）不僅可以用於幽門螺杆菌感染的檢測，還可以用於研究脂肪代謝、蛋白質合成等關鍵生理過程。通過使用碳13二氧化碳作為標（biāo）記（jì）物，研究人員能夠更（gèng）深入地了解個體的代謝狀況，為相關疾病的研究和（hé）治療（liáo）提供有力支持。
此外，碳13二氧化碳在有機化學和生物（wù）化學領域也具有廣泛的應用。在（zài）有（yǒu）機化（huà）學中，它可以用作合成有（yǒu）機物的原料（liào）或試劑，參與乙（yǐ）酸、甲酸、尿素、甘油等重要化合物（wù）的合成。同（tóng）時，通過核磁共振光譜法（fǎ）（NMR）等手段，碳13二氧化碳還可以用來研究有機（jī）分子的結構和反應機理。
在生物（wù）化學方（fāng）麵，碳13二氧化碳同樣發揮著重要作用。它可以用來研究生物體的代（dài）謝途徑和調控（kòng）機製，如光合作用、呼吸作用、脂肪代謝以及蛋白質（zhì）合成等關鍵過程。此外，通過製備含有碳13標（biāo）記的生物大分子如核酸、多肽（tài）和多糖等，研究人員能夠更深入地了解生物體的代謝情況和生命現象的本質。
綜上所述，盡管碳13二氧化碳在醫學標記等領域的（de）應用麵（miàn）臨一些挑戰和（hé）限製（zhì），但其獨特的應用價值和（hé）潛力仍然不容忽視。隨著科學技術的不斷進步和儀器的不斷完善，相信碳（tàn）13二氧化碳在未來（lái）的醫學研究和（hé）臨床應用中將發揮更加重要的作用。生物化學家通過培養大腸杆菌並（bìng）利用核（hé）磁共振法（fǎ）測量其甲酸等標記產物，深入探討了二氧化碳轉化為甲酸的過程。這一研究利用了含有碳（tàn）13標記的二氧化碳和氫氣，為（wéi）開（kāi）發新型生物轉化技術提供了潛在價值。同時，碳13二氧（yǎng）化碳在多（duō）個領（lǐng）域展現出廣泛的應用價值，包括植物光合作用效率（lǜ）的研究、消化（huà）係統疾病的（de）診斷和治（zhì）療，以及有機化學和生物化學（xué）領域（yù）的探索。
