Ізотопний обмін
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Ізотопний обмін

Ізотопний обмін, хімічний процес, що полягає в перерозподілі ізотопів якого-небудь елементу між реагуючими речовинами. При І. о. відбувається заміщення одного ізотопу якого-небудь елементу на іншій його ізотоп в молекулах даної речовини без зміни їх елементарного складу. Наприклад, якщо хлористий водень Hcl, збагачений важким ізотопом хлору 37 Cl, змішати з хлором Cl 2 звичайного ізотопного складу (75,53% 35 Cl і 24,47% 37 C1), то унаслідок реакцій І. о.

загрузка...

H 37 Cl + 35 Cl 2 = H 35 Cl + 35 Cl 37 Cl

H 37 Cl + 35 Cl 37 Cl = H 35 Cl + 37 Cl 2

хлор збагатиться важким ізотопом, а хлористий водень обідниться ім.

  Можливості протікання реакцій І. о. вельми різні: вони можуть йти в гомогенних умовах (між розчиненою речовиною і розчинником, в суміші газів і т. д.), а також в гетерогенних (наприклад, між твердою або рідкою речовиною і нерозчинним газом). Механізми реакцій І. о. не відрізняються від механізмів інших хімічних реакцій.

  Оскільки хімічні властивості ізотопів одного і того ж елементу майже однакові, а відносні відмінності в масах їх атомів невеликі (за винятком ізотопів водню), то досягши хімічної рівноваги І. о. кожен ізотоп розподіляється між реагуючими речовинами майже рівномірно. Для ізотопів важких елементів нерівномірність не перевищує десятих доль відсотка, для ізотопів легких елементів (від Li до Cl) не перевищує 10%. Лише для ізотопів водню нерівномірність в розподілі між деякими речовинами досягає сотень відсотків. Розподіл ізотопів між речовинами в стані рівноваги характеризується коефіцієнтом розподілу а, що визначає співвідношення рівноважних концентрацій ізотопів в реагуючих речовинах. При рівномірному розподілі ізотопів а = 1. Відхилення від рівномірного розподілу залежить не лише від маси ізотопів, але і від хімічного складу речовин, між якими відбувається І. о. Крім того, а залежить від температури і у всіх випадках по мірі її підвищення наближається до 1. Швидкість протікання І. о. цілком визначається механізмом реакцій. В деяких випадках І. о. протікає практично миттєво (наприклад, при іонних реакціях в розчині), в інших випадках — украй повільно або ж не відбувається зовсім. Для прискорення І. о. так само, як і для інших хімічних реакцій, часто використовують різні каталізатори.

  І. о. застосовують для концентрації необхідного ізотопу. Для цього багато разів повторюють процес збагачення цим ізотопом однієї з речовин за умови нерівномірного розподілу ізотопів між речовинами. Для ізотопів водню і літію, що знайшли вживання в атомній і термоядерній енергетиці, такі методи отримали промислове використання. До них відноситься, наприклад, здобуття важкої води дорогою І. о. води і сірководня або І. о. води і водню:

1 H 2 HS + 1 H 2 O = 1 H 2 S + 1 H 2 HO

або

1 H 2 H + 1 H 2 O = 1 H 2 + 1 H 2 HO.

В хімічних дослідженнях І. о. застосовують для з'ясування елементарних стадій різних реакцій. За швидкістю протікання І. о. можна інколи краще, ніж по інших реакціях, судити про рухливість атомів в молекулах і про реакційну здатність хімічних сполук. І. о. використовують також в препаратівних роботах для здобуття мічених сполук (див. Ізотопні індикатори ).

 

  Літ.: Бродський А. І., Хімія ізотопів, 2 видавництва, М., 1957; Рогинський С. З., Теоретичні основи ізотопних методів вивчення хімічних реакцій, М., 1956.

  С. Е. Вайсберг.