Оптические спектры изотопов

Электронные оболочки атомов изотопов одного и того же элемента идентичны по числу заполняющих их электронов. Благодаря одинаковым электронным конфигурациям оптические спектры изотопов внешне похожи друг на друга и укладываются в единую сериальную схему мультиплетности. Однако тщательные исследования, выполненные с помощью спектральных приборов большой разрешающей силы, показы- [c.117]

Разделенные изотопы также находят применение в спектроскопии и в физике твердого тела [1169]. Разницы в массах изотопов вызывают колебательные и вращательные изотопные эффекты в молекулярных спектрах. Разнообразные интересные спектроскопические эффекты вызваны разницей в значениях ядерного спина, магнитного момента и электрического квадрупольного момента для различных изотопов. Изучение этих эффектов очень трудно и иногда невозможно без наличия образцов, сильно обогащенных определенным изотопом. Исследование изотопных сдвигов в оптических спектрах атомов [670, 1170, 1847] дает возможность получить информацию о распределении заряда в ядрах различных изотопов и, следовательно, о размере, форме и структуре ядра. Многие из объемных свойств твердых тел зависят от масс атомов, и хотя эти эффекты малы и трудноопределимы, они изучались при рассмотрении электрической проводимости, температуры плавления, удельного объема, удельной теплоемкости и термоэлектродвижущей силы [1346]. Исследование в области сверхпроводимости показало, что критическая температура обратно пропорциональна атомной массе [ИЗО]. Методом дифракции рентгеновских лучей было рассмотрено различие кристаллических решеток LiF и LiF. Оказалось, что решетка LiF меньше на коэффициент 1,0002. Образцы разделенных изотопов нашли применение в качестве источников излучения. Они могут быть использованы для получения монохроматического излучения и, таким образом, пригодны в качестве эталонов длин волн и точного измерения длины. [c.462]

Изотопные эффекты II рода обусловлены различием в ядерных свойствах изотопов, которые, в отличие от свойств, обусловленных структурой электронных оболочек, для разных изотопов одного и того же элемента имеют мало общего между собой. Это связано с тем, что при одинаковом заряде ядра недостаток или избыток нейтронов коренным образом изменяет структуру ядерных оболочек. Вследствие этого у изотопов одного элемента могут значительно отличаться спины ядер, спектр ядерных энергетических уровней, способность вступать в те или иные ядерные реакции и т. д. Отметим, что в некоторых случаях реально наблюдаемые эффекты являются суперпозицией изотопных эффектов I и II рода. Так, например, для лёгких элементов сверхтонкая структура оптических спектров изотопов с одной стороны определяется величиной изотопного сдвига, зависящего от массы изотопа, а с другой — [c.19]

Оптические спектры изотопов [c.29]

При этом естественно было обратиться к тем эффектам, которые изотопия вызывает в оптических спектрах. Эти эффекты выражаются в небольших изменениях частот и интенсивностей соответствующих переходов в атомных и молекулярных спектрах различных изотопов одного элемента. Так как частоты и интен сивности в спектрах определяются свойствами данного атома или молекулы, то изотопный спектральный анализ является столь же прямым методом, как и масс-спектральный. Спектральный метод определения изотопного состава в значительной мере свободен от влияния загрязнений образца, допускает анализ многокомпонентных изотопных смесей, чем выгодно отличается от косвенных методов, а главное, не требует такой дорогой и сложной аппаратуры, какой требует масс-спектроскопия. [c.514]

Оптические спектры изотопов 29 [c.29]

Оптические спектры изотопов 31 [c.31]

Эти величины можно получить из данных по тонкой структуре оптических спектров атомов. Для некоторых изотопов они приведены в табл. IV. 1. [c.105]

Методы масс-спектрометрии основаны на получении ионов определяемого элемента, их последующем разделении в магнитном поле (или другими средствами) по величине отношения т е (где т — масса иона, е — величина его заряда) и регистрации спектра полученных групп частиц. Они применяются в аналитической химии брома для количественного определения изотопов и для структурного анализа смесей гомологов по их молекулярной массе. Наиболее универсальные варианты — метод вакуумной искры и метод ионной бомбардировки, как и оптический спектральный анализ, позволяют одновременное определение большого числа элементов. Однако масс-спектры отличаются от оптических спектров отсутствием мертвых зон и в меньшей мере обременены помехами со стороны элементов-спутников, что обеспечивает более высокую чувствительность анализа, достаточную для решения ряда специальных задач химии материалов очень высокой степени чистоты. [c.158]

Изотопные эффекты, несмотря на их малость, отчётливо проявляются и в оптических спектрах атомов и молекул. Причинами их возникновения являются, с одной стороны, влияние на волновые функции атома его массы, практически полностью обусловленной массой ядра, что приводит к смещению спектральных линий при изменении числа нейтронов в ядре изотопа (возникновению так называемого изотопического сдвига), а с другой — взаимодействие атомных электронов с магнитным дипольным и электрическим квадрупольным моментами ядра, определяющее характер сверхтонкого рас- [c.29]

Более того, оказалось, что оптические спектры этих веществ также практически идентичны. Этот факт был полностью осознан Содди (1910) [4], который и ввёл в учение о радиоактивности понятие изотопы . Он же первым сформулировал этот вопрос как гипотезу в отношении стабильных элементов. [c.38]

Естественно-радиоактивные изотопы обозначены звёздочкой. Там, где не указан метод анализа изотопного состава, исследования проводились с помощью масс-спектроскопии. Кроме того, введены сокращения МП — метод парабол, ОС — анализ оптических спектров. [c.45]

Для линии 0,546 мкм ртутной лампы со средним давлением Лт/АЯ = 2500. Максимально допустимая разность оптических путей составляет g = X-S, поскольку соответствующее значение 5 равно 5 = 7Дт/АЯ = 625 средняя длина когерентности А/= 1,35 мм. У ртутных ламп низкого давления, заполненных изотопом (чистотой 99,9%), средняя длина когерентности той же спектральной лннии составляет 0,6 м (что соответствует - 10 Я). Ширина линии ртутных ламп высокого давления ( 130 атм) значительно больше. Спектр имеет также непрерывную часть. Поэтому ширина линии определяется полосой пропускания фильтра. Для абсорбционных фильтров типичны значения АЯ = 0,012- 10 м для поглощения 50% и АЯ = 0,008 10 м для поглощения 85% света. Комбинации интерференционных фильтров пропускают больше света в полосе пропускания, однако частота пропускания зависит от точной ориентации фильтра в параллельном пучке. [c.101]

Нужно иметь в виду, что существование большого числа изотопов было впервые установлено именно по появлению соответствующих им частот в оптических спектрах. Так были открыты Н , 0 , 51 ° и многие другие [ ]. Почти для всех элементов, расположенных в средней части периодической системы, величины изотопных смещений малы иногда не только по сравнению с допплеровской, но и по сравнению с естественной шириной линии. Картина изотопного расщепления спектральных линий к тому же еще зачастую оказывается усложненной существованием сверхтонкой структуры. Таким образом, изотопный анализ по атомным спектрам может проводиться лишь в ограниченном числе случаев. Краткий обзор современного состояния этого вопроса приведен в работах р ]. [c.514]

Некоторые из этих изотопов присутствуют в такой малой пропорции,, что они ускользали от более ранних масс-спектрографических исследований. Они были открыты в оптических спектрах. Так были найдены в 1927 — 1929 гг. тяжелые изотопы углерода (С ), азота и кислорода (О и 01 ), а в 1932 г. тяжелый изотоп водорода дейтерий. [c.18]

III. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗОТОПОВ ИЗОТОПНЫЕ СМЕЩЕНИЯ В СПЕКТРАХ [c.248]

Влияние изотопии на оптические спектры [c.258]

Можно ожидать, что лазеры в качестве источников света найдут широкое применение в промышленном синтезе. Однако необходимые мощные лазеры до сих пор отсутствуют в продаже, и лазерные методики ограничиваются в промышленности избирательным разделением молекул и атомов. Примером такого использования служит фотохимическое разделение изотопов. Лазерное разделение изотопов зависит от сдвигов в спектре оптического поглощения в результате изотопного замещения. [c.286]

ВЛИЯНИЕ ИЗОТОПИИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ [c.259]

При синтетических работах и исследовании механизма химических реакций часто возникают значительные затруднения при определении местоположения того или иного меченого элемента в данной молекуле. Для простых соединений эта задача может быть часто с успехом решена с помощью масс-спектрометра (см., например, [769]) и оптических спектров. В более сложных случаях вещества подвергают тем или иным химическим превращениям. Главной трудностью при этом является устранение в ходе таких превращений перегруппировок углеродного скелета, перемещения или потери изотопа и т. д. Ниже будут рассмотрены некоторые примеры такого рода исследований. [c.137]

Поскольку у лантанидов не наблюдается периодичности в свойствах, им нельзя было отвести определенное место в периодической системе. Обычно их все помещают Б одну клетку вместе с лантаном (см. табл. 6, стр. 55). Поэтому нельзя было предвидеть даже число лантанидов. Лишь после открытия рентгеноспектроскопии (Мозли, 1913, стр. 61) удалось точно установить, что между элементом с атомным номером 50 (барий) и атомным номером 73 (тантал) находится 16 элементов. Следовательно, к моменту открытия закона Мозли в этом участке периодической системы отсутствовали еще два элемента с атомными номерами 61 и 72. Согласно теории электронных оболочек атомов, основанной на исследовании изучения оптических спектров (Бор, 1922), 72-й элемент не является лантанидом, а относится к IV подгруппе периодической системы (см. стр. 86). Методом квантовой механики позже было подтверждено и уточнено, что число лантанидов равно 14, 13 из которых уже были известны к тому моменту. Это свидетельствует о тщательности и точности работы старых химиков. 61-й элемент не встречается в природе, поскольку атомные ядра всех изотопов этого элемента неустойчивы (радиоактивны). Он был получен намного позднее, в 1945 г., в результате ядерной реакции (см. стр. 772) и назван прометием. [c.721]

Как было показано ранее, до недавнего времени атомные массы (веса) относили к массе обычного атома кислорода О = 16,000, поскольку единицу атомной массы принимали равной Vie этого значения. Исследование оптического спектра кислорода показало, что он является смешанным элементом. Затем при помощи масс-спектрографа было установлено, что обычный кислород является смесью трех изотопов "О и 0 в соотношениях, приведенных в табл. 95. По этой причине было решено массы изотопов, измеренные методом масс-спектрометрии, рассматривать относительно самого обильного из изотопов кислорода = 16,000000. Таким образом была введена вторая шкала атомных масс весов), названная физическими атомными массами (весами) в противовес обычной шкале химических атомных масс (весов). Единица массы физической шкалы 1 ед. м. равна Vie от Эта единица массы в 1,000275 раза больше единицы химической массы (для перевода физической атомной массы в химическую первую необходимо поделить иа это число). Обычный кислород (смесь всех трех изотопов) по физической шкале обладает атомной массой (весом), равной М = 16,00440. [c.759]

Влияние изотопного состава на оптические свойства химических соединений. Поскольку в уравнения, определяющие частоты линий в атомных спектрах химических элементов, входят значения атомных масс, очевидно, что различные изотопы одного и того же элемента должны характеризоваться различными частотами их атомных спектров. Так, изменение частоты атомного спектра Н по сравнению с атомным спектром Н (D) АЯ = Яр — Ян описывается уравнением [c.27]

В табл. 8 приведены также положения основной полосы оптического поглощения для германиевых центров различного типа. Для понимания природы германиевых центров были выращены кристаллы кварца, обогащенные изотопом Ое (/ = 9/2). Спектр ЭПР короткоживущих германиевых центров описывается спиновым гамильтонианом вида (5 = 1/2, /=9/2) [c.61]

Ион-радикал СО3. Радикал СО , образующийся при 7-облучении монокристаллов бикарбоната калия [4], был идентифицирован по сверхтонкой структуре от обнаруженной в спектрах образцов, содержащих 56% этого изотопа углерода. Такое обогащение изотопом углерода было необходимо в связи с тем, что сверхтонкое расщепление, как и ожидалось, оказалось очень небольшим. Линии спектра, обусловленные изотопом присутствующим в естественной концентрации, были замаскированы центральной линией, происходящей от радикалов СО3. Отнесение радикалов СО" было основано как на возможности отрыва атома Н от иона НСО3 при облучении, так и на аналогии оптических спектров радикала СО и образующегося из нитрата мочевины радикала N03, а также на форме тензора сверхтонкого расщепления (табл. VIИ.2). Этот тензор был проанализирован таким же способом. [c.187]

Гипотеза нейтрино необходима не только для согласования -распада с законом сохранения энергии. С той же необходимостью она следует из закона сохранения момента количества движения в его квантовом аспекте. Момент вращения частицы, выраженный в единицах элементарного момента /г/2тг, называется спином. Согласно квантовой механике ядра могут иметь лишь целые или полуцелые спины. Из опытных измерений ядерных спинов следует, что всегда ядра с четным числом частиц имеют целые спины 0,1, 2, а ядра с нечетным числом частиц имеют полуцелые спины Vj, /2, /з... Первые подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна, а вторые — статистике Ферми—Дирака [14, 67]. С этим связано разное чередование линий в тонкой структуре оптических спектров и различия в физических свойствах, которые становятся особенно заметными при низких температурах. С примером таких различий мы познакомимся на стр. 247 в связи с резкой разницей в свойствах изотопов гелия Не (нечетный) и Не (четный) при крайне низких температурах. [c.153]

В первой части сообщаются краткие сведения об естественных и искусственных изотопах урана, о результатах рентгеновских исследований по определению длин волн, соответствующих главным границам поглощения урана для различных валентных состояний, об эмиссионном характеристическом рентгеновском спектре и фотоэлектрическом эффекте этого элемента. Приводятся также данные по изучению оптического спектра, результаты измерений наиболее важных длин волн в дуговом и искровом спектрах урана, данные по ядерным эффектам, по влиянию электрического и магнитного полей на спектр, а также анализ термов (даются таблицы их символов и значений). Кроме того, в этой части приводятся сведения по географии и геологии месторождений урановых руд. [c.3]

Как известно, движение материальных объектов, в том числе элементарных частиц, со скоростью, большей скорости распространения света в пустоте (с=300 000 км/с), невозможно. Однако в прозрачной среде свет распространяется с меньшей скоростью, чем в пустоте. Эта скорость равна jn, где п — коэффициент преломления света в среде (для воды п 1,34). Ввиду этого возможна ситуация, при которой -частица, обладающая достаточной начальной энергией (>265 КэВ), будет пролетать через водную среду со скоростью, превышающей скорость света в этой среде, испуская бело-голубое свечение, предсказанное С. И. Вавиловым и впервые наблюдавшееся П. А. Черенковым. Оптический спектр этого свечения имеет монотонно снижающийся характер в интервале от 300 до 600 нм. В область спектральной чувствительности современных ФЭУ попадает около трети световой энергии черепковского излучения. Из сопоставления приведенного выше значения 265 КэВ с данными табл. 2 можно заключить, что из применяемых в биологии изотопов только Ф и I способны испускать -частицы таких больших энергий, что их прохождение через водную среду может сопровождаться черенковским излучением. Это излучение можно регистрировать с помощью обычного сцинтилляционного- счетчика. Надобность в сцинтилляторе при этом отпадает. Разбавленный водный раствор препарата, содержащего, например, радиоактивный фосфор, прямо заливают во флакон счетчика или просчитывают в пробирке, вставленной во флакон (иногда вместо этого употребляют специальные штативы для пробирок). [c.185]

Метод, предложенный Крессиным [цит. по 718], не требует отделения плутония. Он основан на измерении светопоглощения Со(П) в солянокислом ацетоновом растворе. Было показано, что спектр светопоглощения Со(П) имеет максимум при 665 ммк, совпадающий с максимумом поглощения Pu(III). В то же время коэффициенты молярного погашения Pu(III) при 665 и 785 ммк равны, а светопоглощения у Со(П) при 785 ммк не наблюдается. Разница оптических плотностей растворов плутония (1Ш при 665 и 785 ммк обусловлена светопоглощением Со(II) при 665 ммк. Этот прием был применен для анализа искусственных сплавов плутония и кобальта, содержащих 0,5—3,0% кобальта и стабильные изотопы элементов — продуктов деления. [c.401]

Радиочастотное возбуждение рассматривается как альтернатива лазерному возбуждению в оптической области спектра. Но пока еще недостаточно опубликованных данных, чтобы делать обоснованные выводы об относительных преимуществах того или иного способа возбуждения. Большинство предложенных схем фотохимического разделения по-прежнему основывается на использовании лазеров [141]. Главное внимание уделяется проблеме разделения изотопов урана. Сложности при практической реатизации метода возникают при выборе газообразной химической формы разделяемых изотопов с приемлемыми спектральными характеристиками и соответствующих лазеров. Обсуждаются различные варианты использования летучих молекулярных соединений гексафторида урана, его Р-дикетонатов и атомного пара. Несмотря на большие энергозатраты на испарение металла, пока предпочтение отдается лазерному разделению изотопов в парах металлического урана. При переходе к разделению изотопов других элементов проблема упрощается пропорционально многовариантности выбора летучих соединений и увеличению изотопного сдвига в спектрах поглощения с уменьшением изотопных масс [139]. [c.247]