химический каталог




ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН, самопроизвольное перераспределение изотопов химический элемента между различные фазами системы (в частности, между различные агрегатными состояниями одного и того же вещества), частицами (молекулами, ионами) или внутри молекул (сложных ионов). В ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. могут участвовать как стабильные, так и радиоактивные нуклиды. При ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. сохраняется неизменным элементный состав каждого участвующего в обмене вещества, изменяется лишь его изотопный состав. Если обменивающиеся изотопами молекулы, ионы и т. п. находятся в одной фазе, ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. называют гомогенным, если в разных фазах - гетерогенным. Так, при гомогенном ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. с участием молекул воды 1Н1НО и DDO образуются молекулы HDO; при гетерог. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. между парами иода, меченного радионуклидом 131I, и кристаллич. иодом радиоактивные атомы переходят из пара в кристаллы. В результате ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. изотопный состав всех форм выравнивается и устанавливается равномерное распределение изотопов (равнораспределение). ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. можно рассматривать как обычную химический реакцию, в которой исходные вещества и продукты различаются изотопным составом. Внутр. энергия системы при этом практически не изменяется (нулевые частоты колебаний молекул, обменивающихся изотопами, почти одинаковы) и тепловой эффект Q = 0. Последнее означает, что для прямого и обратного ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. энергии активации равны; кроме того, константы равновесия К практически не зависят от температуры. Если в ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. участвуют легкие элементы, становятся заметными изотопные эффекты, вследствие чего константы равновесия могут существенно отличаться от 1. Чем ближе система, в которой протекает ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о., к состоянию равнораспределения, тем больше число вариантов распределения изотопов в системе, т. е. выше число микросостояний, через которое может быть реализована система. Т. обр., при ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. энтропия системы растет; максимум энтропии достигается при равнораспределении. Скорость ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. во многом зависит от его механизма. В частности, гомог. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. может протекать по диссоциативному или ассрциативному механизму, может быть связан с переносом электрона или с перемещением групп атомов. Например, обмен радиоактивным иодом между кристаллами AgI и раствором, содержащим (здесь и далее знак * указывает радиоактивный атом), протекает в результате диссоциации и AgI в растворе. Обмен хлором между газообразным и парами FeCl3 также определяется диссоциацией FeCl3 при нагревании с образованием FeCl2 и атома Сl:

По ассоциативному механизму происходит ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. иодом между алкилиодидом и иодидом натрия в спиртовом растворе:

ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о., протекающий по механизму переноса электрона, - это обычная окислит.-восстановит. реакция. Таков, например, обмен между различные изотопами Тl , входящими в состав TlNO3 и :

Механизм, связанный с перемещением групп атомов, часто наблюдается при гетерог. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о.; так протекает, например, ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. углеродом между газообразным и твердым ВаСО3:

Кинетику ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. обычно характеризуют степенью обмена F = (xt - х0)/(x : - x0), где x0, xt и x : - концентрации обменивающегося нуклида в к.-л. определенной форме, участвующей в обмене, соответственно в начальный момент времени t = 0, в момент времени t и при равнораспределении (t = : ). Часто при t = 0 х = 0; тогда F = xt/x : (значение x : можно найти расчетом). Др. кинетическая характеристика ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. - период полуобмена t 1/2 - промежуток времени, в течение которого достигается F = 0,5. Зависимость между F и t 1/2 описывается уравением:

- ln(1 - F) = (ln2/ t 1/2)t,

которое позволяет по эксперим. значениям F определить t 1/2 и рассчитать константу скорости ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. Например, для бимолекулярного ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. (реакция второго порядка) константа скорости k равна:

k = (ln 2/ t 1/2)[1/(a + b)],

где а и b - молярные концентрации обменивающихся форм. Определив значения k при разных температурах, можно на основании уравения Аррениуса найти энергию активации ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о., что позволяет, в частности, судить о прочности связи атомов, участвующих в ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. Скорость гетерог. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. зависит как от скорости подвода и отвода обменивающихся атомов от поверхности раздела фаз, так и непосредственно от скорости самого ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. Если в ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. участвует твердая фаза, то при достаточно интенсивном перемешивании паровой или жидкой фаз скорость всего процесса определяется скоростью диффузии обменивающегося атома от границы раздела фаз вовнутрь твердой фазы. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. используют при изотопов разделении, получении меченых соединений; с его помощью изучают строение молекул. На анализе ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. основан один из способов определения низких давлений насыщенных паров. В отд. случаях ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. может исказить результаты опыта; так, при изучении ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН о. между веществами, растворенными в воде, нужно учитывать возможность обмена изотопов водорода между исследуемыми веществами и молекулами воды.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
где взять напрокат ноутбук
Рекомендуем компанию Ренесанс - лестница эконом на второй этаж- быстро, качественно, недорого!
кресло ch 300
бокс для хранения вещей москва ювао

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)