ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспоненциальный закон изотопного обмена для простых реакций в гомогенных системах из "Радиохимия и химия ядерных процессов" Гомогенная устойчивая система может быть определена как система, в которой имеет место изотопный обмен между реагирующими веществами, равномерно распределенными в одной и той же фазе все условия в этой системе, за исключением распределения радиоактивного (или стабильного) изотопа между реагирующими веществами, остаются неизменными. [c.179] Если реакция простого изотопного обмена происходит в гомогенной устойчивой системе, то скорость появления радиоактивного (или стабильного) изотопа в первоначально не содержащем его веществе подчиняется простому экспоненциальному закону. Экспоненциальный закон соблюдается независимо от механизма реакции изотопного обмена, а также (в случае ничтожных концентраций обменивающегося изотопа) от числа обменоспособных атомов в молекуле каждого из участвующих в обмене соединений. [c.179] Мак-Кей [5] впервые вывел этот закон для простого случая, когда молекула содержит один участвующий в обмене атом. Другие авторы [6], из которых прежде всего следует назвать С. 3. Рогинского [2], вывели его для более сложных случаев изотопного обмена. [c.179] Скорость обмена атомами между соединениями АХ и ВХ, при постоянной температуре и постоянной концентрации обменивающихся соединений, является постоянной величиной и не зависит от присутствия радиоактивного изотопа и его распределения между этими соединениями. До тех пор пока система не достигла состояния равнораспределения, обмен атомами между АХ и ВХ будет приводить к ощутимым изменениям в распределении изотопов элемента X между этими формами. При установлении равновесия, характеризуемого равнораспределением X (одинаковым содержанием радиоактивного изотопа в элементе X обеих обменивающихся форм), изотопный обмен будет продолжаться и дальще, не приводя к ощутимым результатам. [c.180] Таким образом, в простейшем случае изотопного обмена степень обмена F равна отношению концентрации меченых частиц (частиц, содержащих радиоактивный изотоп) в данный момент времени к концентрации их в момент равнораспределения. Степень обмена является важнейшей характеристикой состояния изотопного обмена. Зная степень обмена, можно судить о том, насколько далеко или близко находится изучаемая система от состояния равнораспределения изотопа между обменивающимися формами. Нетрудно показать, что значения Р могут изменяться в пределах от О до 1. [c.181] Пользуясь приведенными выше обозначениями, легко вывести уравнение кинетики простого изотопного обмена. [c.181] Концентрация молекул АХ увеличивается за счет взаимодействия АХ с ВХ и уменьшается за счет взаимодействия АХ с ВХ. Остальные процессы (АХ + АХ, ВХ -Ь ВХ, АХ + АХ, ВХ + ВХ, АХ + АХ, ВХ + ВХ ) входят в величину / , но не отражаются на а. [c.181] Следует заметить, что при обычных индикаторных концентрациях изотопа процессы АХ АХ и ВХ -f ВХ являются маловероятными. [c.181] Последнее уравнение является алгебраическим выражением хорошо известного правила, которое гласит, что при полном обмене соотношение между концентрациями активных и неактивных молекул обменивающихся соединений является постоянной величиной (т. е. имеет место равнораспределение изотопа). [c.183] Постоянную интегрирования можно найти, исходя из начальных условий при = 0 (А ) = (Л ). [c.183] Зависимость —1п(1—Р) для реакции изотопного обмена АХ + ВХ АХ + ВХ от времени, при различных концентрациях АХ и ВХ, показана на рис. 1-4. Прямые 1, 2, 3 получены при последовательно возрастающих по величине концентрациях обменивающихся форм. [c.184] Зависимость от времени показана на рис. 2-4. [c.184] Логарифмическая форма рассматриваемого закона обычно более удобна, чем экспоненциальная. Поэтому обработка результатов исследований, как правило, производится с помощью уравнения (23-4). [c.184] Вернуться к основной статье