Efekt izotopowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Efekt izotopowy – występowanie różnic we własnościach fizycznych i chemicznych różnych izotopów tego samego pierwiastka chemicznego oraz związków chemicznych, posiadających dokładnie tę samą strukturę ale zawierających różne izotopy tego samego pierwiastka.

Przykładem tego efektu są różnice we właściwościach fizycznych "zwykłej" wody (H2O) i ciężkiej wody (D2O). Ciężka woda posiada nieco większą gęstość i nieco wyższe temperatury przemian fazowych (topnienie i wrzenie) od "zwykłej wody". Ma ona także nieco inną przenikalność elektryczną. Podobne różnice występują w mniejszym lub większym stopniu w przypadku większości związków chemicznych różniących się składem izotopowym.

Odkryto także różnice w temperaturze krytycznej nadprzewodników zależne od składu izotopowego substancji. Po raz pierwszy zaobserwowano je dla rtęci, dla izotopu 198 temperatura krytyczna wynosi 4,156 K, a dla naturalnej rtęci o średniej masie atomowej 200,6 wynosi 4,177 K.

Różnica mas izotopów powoduje też występowanie niewielkich różnic w reaktywności chemicznej różnych izotopów. Nie ma ona wpływu na kierunek reakcji chemicznych, w których one uczestniczą, ale wpływa na szybkość tych reakcji. Zjawisko to nazywa się kinetycznym efektem izotopowym i wykorzystuje się go w badaniu mechanizmów reakcji chemicznych. Występowanie lub nie kinetycznego efektu izotopowego dla związku "znakowanego" w określonym jego miejscu izotopem dowodzi, czy oznakowany fragment cząsteczki istotnie uczestniczy w reakcji, czy też fragment ten nie ulega w jej trakcie wymianie. Kinetyczny efekt izotopowy ułatwia też ustalenie rzeczywistego, wewnętrznego rzędu reakcji chemicznej.

Matematycznie różnice izotopowe opisuje położenia termów oraz poziomów struktury multipletowej i nadsubtelnej dla różnych izotopów tego samego pierwiastka są różne. Jądra atomowe tych izotopów różnią się liczbą neutronów i co za tym idzie masą, promieniem, gęstością ładunku i rozkładem potencjału.

Na efekt izotopowy składają się trzy zjawiska:

  • normalny efekt masy,
  • specyficzny efekt masy,
  • efekt objętościowy.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 8311067236. (pol.)