Изотопный обмен

Изотопный обмен — процесс спонтанного перераспределения стабильных или радиоактивных изотопов какого-либо химического элемента между разными фазами системы. Ионный обмен может происходить:

Вследствие изотопного обмена в системе устанавливается равновесие с примерно равным распределением изотопов. Таким образом, изотопный обмен представляет собой химическую реакцию с нулевым тепловым эффектом, равной энергией активации для прямой и обратной реакций и отсутствием зависимости константы равновесия реакции от температуры. Однако в случае изотопов лёгких элементов вследствие изотопного эффекта константа равновесия реакции может отличаться от 1. Состояние системы, в которой изотопы распределены равномерно, соответствует максимальной энтропии системы.

Механизм реакции изотопного обмена во многом определяет её скорость. Так, гомогенный изотопный обмен протекает по диссоциативному или ассоциативному механизму, по реакции электронного переноса либо переноса групп атомов:

Зависимость F от периода полуобмена ${\mathsf {\tau _{1/2}}}$ определяется по формуле

Это уравнение позволяет определить ${\mathsf {\tau _{1/2}}}$ по экспериментальным данным F и найти константу скорости изотопного обмена.

Из температурной зависимости скорости реакции определяется энергия активации реакции, из которой можно оценить прочность связи атомов, участвующих в реакциях ионного обмена.