碳13二氧化碳，这一特殊的二氧化碳气体，蕴含着碳13同位素。在化学领域，同位素指的是具有相同原子序数但不同原子量的原子。具体来说，碳元素拥有三种稳定的同位素：碳12、碳13和碳14。其中，碳12因其占自然界中碳的绝大多数而广为人知，高达98.89%。相比之下，碳13的占比为1.11%，而碳14则微乎其微，仅占0.0000000001%。值得注意的是，碳14是放射性的，会随着时间的推移衰变成氮14。因此，在研究碳的稳定同位素时，我们主要聚焦于碳12和碳13这两种。
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中文名称： |
二氧化碳-13C |
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中文别名： |
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英文名称： |
carbon dioxide-13C |
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英文别名： |
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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结构式: |
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分子量： |
44.0095~45.0095 |
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质量标准： |
丰度：5％～99％；化学纯度：99% |
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物理性质： |
常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，与水反应生成碳酸。 |
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用途： |
碳13是碳的稳定同位素之一，在地球自然界的碳中占约1.109%。碳-13（13C）（13写于C的左上角）是碳元素的一种同位素，其原子核内含有6个质子和7个中子（比常见的碳12多一个中子），原子核外有6个核外电子，显电中性。 因为植物从空气中吸收二氧化碳，CO2也能用同位素气体13CO2加以标记。生物学家用同位素符号同位素气体13CO2喂馈海藻，细菌和其他微生物，并利用用核磁共振研究其新陈代谢进程，让藻类在一个纯13CO2的气氛中成长，使藻能够均匀地进行13C标记，从而能够从13C标记的有机物萃取各种氨基酸，蛋白，脂肪，醣和DNA。喂食标记碳13二氧化碳的藻类或细菌生成的**微生物，萃取的成分数量会急剧添加。 碳13二氧化碳是碳13标记的二氧化碳的同位素气体，碳13二氧化碳常作为示踪剂用于研究有机化学反应，有着广泛的用途。 |
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包装： |
1-10升铝箔采气袋，钢瓶 |
碳13二氧化碳的分子构成与性质：
碳13二氧化碳是由一个碳13原子与两个氧原子结合而成的分子。尽管它在化学性质上与普通二氧化碳（由碳12原子和两个氧原子构成）相似，但在物理特性上却存在显著差异。具体来说，由于碳13的原子质量略高于碳12，因此碳13二氧化碳的密度也相应增大。这一特点导致它在空气中的扩散速度较慢，同时也不易被植物吸收。正是基于这一原理，通过测量植物体内碳13与碳12的比例，我们可以有效地评估植物的光合作用效率。
在植物生理学领域，碳13二氧化碳的应用广泛。它可以用于研究植物的光合作用效率、土壤有机碳的输入与输出、根际沉积碳以及根际呼吸等关键过程。其中，碳13脉冲标记法是一种常用的研究手段。通过向植物提供高浓度的纯或富集的碳13二氧化碳，并在不同时间点采集植物和土壤样本，我们可以精确地测量样品中的稳定性同位素比值或同位素丰度，从而定量估算植物对二氧化碳的吸收、利用和释放情况，以及植物对土壤碳循环的具体影响。
此外，在医学领域，碳13二氧化碳也展现出其独特的价值。它可用于诊断和治疗消化系统疾病，如胃溃疡、肝硬化等。通过呼气检测法，医生可以让病人服用含有少量碳13二氧化碳的药物或食物，然后测量其呼出气中的碳13二氧化碳含量。这种方法不仅安全、便捷，而且准确度极高，为消化系统疾病的早期发现和治疗提供了有力的支持。
碳13二氧化碳在医学上的应用：
碳13二氧化碳因其无色无味无毒的特性，且能够通过呼吸、口服或静脉注射等方式轻松进入人体，成为医学研究中的理想标记物。它能与人体内的众多生物分子发生反应，从而产生含有碳13的标记化合物，这些化合物能通过呼气检测、质谱分析或核磁共振等先进仪器进行准确测量。
在医学领域，碳13二氧化碳的应用广泛而重要。例如，它可以用于检测幽门螺杆菌感染，这是一种能引发胃溃疡、胃癌等严重消化系统疾病的细菌。通过让病人服用含碳13二氧化碳的药物或食物，并测量其呼出气中的碳13二氧化碳含量，医生能够安全、便捷地判断病人是否感染了幽门螺杆菌。
此外，碳13二氧化碳还用于研究脂肪代谢、蛋白质合成等关键生理过程。在脂肪代谢方面，通过测量呼出气或血液中含碳13的脂肪酸、甘油三酯等标记产物，可以深入了解个体的脂肪代谢状况，为肥胖、糖尿病等代谢性疾病的研究提供有力支持。而在蛋白质合成方面，测量血液或组织中含碳13的氨基酸、蛋白质等标记产物，则有助于研究肌肉生长、营养不良等生理现象，为相关疾病的治疗提供新思路。碳13二氧化碳在医学标记中的应用虽然具有诸多优势，但同时也面临一些挑战。其制备成本相对较高，这在一定程度上限制了其在临床上的广泛应用。此外，进行碳13二氧化碳检测需要专门的仪器，如高精尖的质谱仪或红外光谱仪，这些仪器的购置成本和维护成本都相当高，使得并非所有医疗机构都能配备。
同时，碳13二氧化碳的检测过程通常需要一定的时间，通常在半小时到一小时之间，这在急诊环境下可能不太适用。另外，患者的饮食、药物摄入、呼吸频率以及肺功能等因素都可能对检测结果产生影响，从而增加了检测的复杂性。
尽管如此，碳13二氧化碳在医学领域的应用仍然具有重要意义。它不仅可以用于幽门螺杆菌感染的检测，还可以用于研究脂肪代谢、蛋白质合成等关键生理过程。通过使用碳13二氧化碳作为标记物，研究人员能够更深入地了解个体的代谢状况，为相关疾病的研究和治疗提供有力支持。
此外，碳13二氧化碳在有机化学和生物化学领域也具有广泛的应用。在有机化学中，它可以用作合成有机物的原料或试剂，参与乙酸、甲酸、尿素、甘油等重要化合物的合成。同时，通过核磁共振光谱法（NMR）等手段，碳13二氧化碳还可以用来研究有机分子的结构和反应机理。
在生物化学方面，碳13二氧化碳同样发挥着重要作用。它可以用来研究生物体的代谢途径和调控机制，如光合作用、呼吸作用、脂肪代谢以及蛋白质合成等关键过程。此外，通过制备含有碳13标记的生物大分子如核酸、多肽和多糖等，研究人员能够更深入地了解生物体的代谢情况和生命现象的本质。
综上所述，尽管碳13二氧化碳在医学标记等领域的应用面临一些挑战和限制，但其独特的应用价值和潜力仍然不容忽视。随着科学技术的不断进步和仪器的不断完善，相信碳13二氧化碳在未来的医学研究和临床应用中将发挥更加重要的作用。生物化学家通过培养大肠杆菌并利用核磁共振法测量其甲酸等标记产物，深入探讨了二氧化碳转化为甲酸的过程。这一研究利用了含有碳13标记的二氧化碳和氢气，为开发新型生物转化技术提供了潜在价值。同时，碳13二氧化碳在多个领域展现出广泛的应用价值，包括植物光合作用效率的研究、消化系统疾病的诊断和治疗，以及有机化学和生物化学领域的探索。
