瑞利分馏

除同位素交换反应代表的同位素平衡分馏外，瑞利分馏过程也具有同位素平衡分馏的性质。只是体系处于瞬时平衡状态，某相生成物一旦形成，即离开平衡区域，旧的平衡随之破坏、新的平衡开始建立。因此瑞利分馏过程

中两相的同位素组成随时间会发生不断地变化，分馏系数除了和平衡分馏系数有关外，还与两相物质的相对数量有关。

假定反应物 A 是无限的，能不断地得到补充，则在同位素平衡条件下产物 B 的同位素组成 RB=αB-A·RA。

假定反应物 A 是有限的，考虑 B 的微量产物 dn 从初始反应物 A 中生成并发生分离。设

N1 为反应物中重同位素的数量N2 为反应物中轻同位素的数量

dn1 为重同位素从 A 转移到 B 的数量

dn2 为轻同位素从 A 转移到 B 的数量根据瞬时平衡的前提，有

dn1 / dn 2

(n1 − dn1)(n2 − dn2 )

≈ dn1 / dn2

n1 / n2

= α B=A

对上式积分，n1 从 n0,1→n1，n2 从 n0,2→n2，则有

n  n  ^α

1 =  2 

n0,1  n0,2 

n n  n

 α −1

1 = 0,1 · 2 

n2 n0,2  n 0,2 

因为 n2 是轻同位素、数量占绝大多数，n1 是重同位素，n1 和 n0,1 均是极少量。所以，

n2

n0,2

≈ n1 + n2 = f

n0,1 + n0,2

f 为分馏过程任一瞬间初始反应物的残余分数.所以 RA=R0,A·fα-1

（7.6）

R0,A 和 RA 分别是反应物的初始同位素比值和分馏到 f 时刻的反应物同位素瞬时比值。

f 时刻的产物 B 的同位素组成为

RB＝αB-A·RA=a·R0,Afα-1 （7.7） 如果分馏产物聚集在某处，根据质量平衡原理，有

R0,A ＝RA·f + RB（1－f） （7.8）

这里，RB为产物B的平均同位素组成，

RB＝（R 0,A − RA f） / （1—f）

＝R0,A·（1—f ^α） / （1—f）

对于诸如海水蒸发成云、雨从云中形成这样一些过程而言，常常用到这种分馏公式，当然，这里要求α为常数，亦即 T 不变。如果温度发生变化， 要划定α不变的几个阶段来处理。