Изотопный состав вещества

Изотопный состав вещества (эффект изотопии) влияет на расчеты энтропии и изобарного или изохорного потенциалов, так как при смешений изотопов нужно принимать во внимание энтропию смешения изотопов. Эффект изотопии нужно учитывать, например, при расчете процессов разделения и перераспределения изотопов. [c.166]

Большинство химических элементов в природе состоит из смеси изотопов, причем изотопный состав у элементов различного происхождения почти всегда одинаков или отличается незначительно. Обогащая химическое соединение или смесь одним из стабильных изотопов исследуемого элемента, получают систему, где роль метки выполняет измененный изотопный состав вещества. В качестве стабильных изотопов часто используются изотопы легких элементов, таких как дейтерий, углерод-13, азот-15, кислород-18 и др. Количественное определение изотопного состава производится главным образом при помощи масс-спектрометров. Кроме того, известны методы определения изотопного состава по плотности, теплопроводности, показателям преломления последнее время находят применение измерения инфракрасных и высокочастотных спектров, а также ядерного магнитного резонанса. [c.8]

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ВЕЩЕСТВА [c.19]

Энтропией смешения обладают также вещества, состоящие из нескольких изотопов. Однако этой энтропией при практических расчетах обычно пренебрегают, так как изотопный состав вещества не меняется при физических изменениях и-при химических реакциях. [c.123]

В настоящее время органическое происхождение различных топлив принимается почти всеми учеными. Мустафин [2 приводит в качестве доказательства этой теории полную идентичность кривых накопления запасов угля, битуминозных сланцев и нефти в различные геологические эры (рис. 5). Оказалось, что изотопный состав углерода в органических веществах отличается от его изотопного состава в неорганических соединениях. Углерод в растительных веществах и углерод в угле имеют приблизительно одинаковый изотопный состав [3, с. 111]. - [c.20]

В 40-х годах масс-спектральный анализ начали применять для исследования углеводородных и других смесей. Оказалось, что каждый углеводород дает свой спектр ионизированных частиц СН, СП о и др. По этим масс-спектрам оказалось возможным установить состав углеводородных смесей, впускаемых в масс-спектрометр. В настоящее время масс-спектрометрия широко применяется для изотопного анализа веществ, а в некоторых случаях используется и для анализа углеводородных и других смесей. [c.221]

Действительно, вследствие различия констант скорости реакций изотопных молекул изотопный состав исходных веществ и продуктов реакции по ходу процесса будет изменяться. Это свойство системы и можно использовать для определения величины изотопного эффекта. [c.137]

Для твердого водорода остаточная энтропия при О К обусловливается существованием двух его модификаций пара- и орто-водорода. В связи с этим твердый водород также можно рассматривать как раствор (орто- и пара-водорода), энтропия которого не падает до нуля при О К- Наличие остаточной энтропии у СО (N0, N20) связано с различной ориентацией молекул СО в кристалле (ОС —СО и СО — СО). Так как атомы С и О близки по своим размерам, то эти два вида ориентации в кристалле должны обладать практически одинаковой энергией. Отсюда статистический вес наинизшего энергетического уровня отдельной молекулы равен 2, а для моля кристалла —2 . Поэтому остаточная энтропия СО должна быть величиной порядка / 1п2 = 5,76 Дж/(моль К). Сравнение значений стандартной энтропии СО, вычисленных на основании калориметрических измерений [193,3 Дж/(моль К)) и спектроскопических данных [197,99 Дж/(моль К)1. подтверждает этот вывод. Для твердых веществ, кристаллические решетки которых имеют какие-либо дефекты, 5(0) Ф 0. Значения остаточной энтропии у отдельных веществ, как правило, — небольшие величины по сравнению с 5°(298). Поэтому, если пренебречь остаточной энтропией (т. е. принять условно 5(0) = 0), то это мало повлияет на точность термодинамических расчетов. Кроме того, если учесть, что при термодинамических расчетах оперируем изменением энтропии при протекании процесса, то эти ошибки в значениях энтропии могут взаимно погашаться. Почти каждый химический элемент представляет собой смесь изотопов. Смешение изотопов, как и образование твердых растворов, ведет к появлению остаточной энтропии. Остаточная энтропия связана с ядерными спинами. Если учесть, что при протекании обычных химических реакций не изменяется изотопный состав системы, а также спины ядер, то остаточными составляющими энтропии при вычислении изменения энтропии Д,5 можно пренебречь. [c.265]

ИЗОТОПНЫЕ ИНДИКАТОРЫ (меченые атомы) — вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве меченых для изучения разнообразных процессов. Роль меченого атома выполняют стабильные или радиоактивные изотопы химических элементов, которые легко могут быть обнаружены и определены количественно. Метод И. и. можно использовать в сложных процессах перемещения, распределения и превращения веществ в любых сложных системах или непосредственно в живых организмах. Этот метод применяют в химии, биологии, медицине, металлургии, геологии, сельском хозяйстве, почвоведении, в технике и промышленности. Радиоактивные И. и. определяют при помощи счетчика илп ионизационной камеры нерадиоактивные изотопы регистрируют масс-спектрометрами. Для проведения исследования И. и. прибавляют к химическому соединению, смеси, удобрению, лакам и т. д., содержащим исследуемый элемент поведение И. и. соответственно характеризует поведение элемента в данном процессе. [c.106]

Однако, результаты полевых и лабораторных геохимических исследований, показывают, что поведение радионуклидов здесь является более сложным, т.к., во-первых, изотопный состав радионуклидов пока не стабилизировался и формирование промежуточных продуктов радиоактивного распада заведомо не завершилось во-вторых, - при взаимодействии этих продуктов с подземными и технологическими водами образуется сложное сочетание различных соединений, состав и устойчивость которых зависят от ряда геохимических факторов состава, растворимости и сорбционных свойств вмещающих пород, значений окислительно-восстановительного потенциала в потоке флюидов, активности карбонатных анионов, изменений равновесия в соединениях углерода, состояния органического вещества и т.д. в-третьих, - в окрестностях зон ПЯВ формируется ряд геохимических барьеров, которые могут служить накопителями радиотоксичных изотопов. Поэтому, с одной стороны, неосторожное вскрытие этих барьеров может усугубить радиационную опасность промысла, а с другой, - эти барьеры при разумном с ними обращении могут сыграть роль защитных экранов, способствующих оздоровлению радиационной и экологической обстановки. С этих позиций идеология всеобщей промывки промысла, обеспечивающей якобы разбавление концентрации радионуклидов до безопасного уровня, считается неприемлемой. [c.84]

Вода различных источников имеет разный изотопный состав, в основном по содержанию дейтерия. Присутствие тяжелой воды D2O можно считать примесью к обычной воде и предположить, что в отсутствие этой примеси свойства воды станут независимыми от способа и источника получения. Но вода может содержать и другие примеси. В гл, 8 будет показано, что полностью очистить одно вещество от другого принципиально невоз- [c.37]

Кинетический изотопный метод свободен от этих недостатков. В этом методе на поверхности вначале адсорбируют большую порцию вещества определенного изотопного состава и затем изучают обмен молекулами между адсорбционным слоем и газом или раствором, имеющим иной изотопный состав. Наряду с этим можно изучать скорость десорбции изотопов. Поскольку при обмене удельное заполнение практически постоянно, при сколь угодно сильном отталкивании на однородной поверхности процесс изотопного обмена должен идти по первому порядку, так как все молекулы энергетически равноценны и скорость обмена будет пропорциональна концентрации изотопа в адсорбированном слое. [c.56]

Изотопный состав наиболее распространенных элементов материала Луны и метеоритов аналогичен изотопному составу элементов на Земле. Это указывает на то, что элементы в земной коре и метеоритах происходят из одного и того же космического вещества. Кроме того, это свидетельствует об однотипном характере ядерных реакций, приводящих к синтезу элементов Земли и метеоритов, об одинаковом возрасте этих образований. Изотопный состав атмосферы звезд изучен еще недостаточно. Однако уже можно сказать, что распространенность элементов и их изотопов в веществе звезд отличается от земного распределения. Объяснение этого факта базируется на представлении об эволюции звезд и связи их состава с преобладающими ядерными реакциями, осуществляющимися на звездах. [c.432]

Спектральный анализ дает возможность установить элементный, изотопный, молекулярный состав вещества и его строение. [c.646]

Изучение изотопного состава элементов в метеоритах показало, что он аналогичен их изотопному составу на Земле. Ниже приведен изотопный состав железа в земной коре и метеорите (табл. 8). Постоянство изотопного состава многих элементов в земной коре и метеоритах указывает, видимо, на их происхождение из одного и того же космического вещества и на одинаковый характер ядерных реакций, приводяш 1х к синтезу элементов Земли и метеоритов. [c.85]

Изотопный состав кислорода некоторых природных образований показан на рис. 47. Можно видеть, что наибольшим постоянством изотопного состава кислорода отличаются магматические породы Земли, Луны и каменные метеориты. Заметные колебания изотопного состава кислорода характерны для осадочных и метаморфических пород как продуктов седиментации в водной среде с последующим метаморфизмом. Однако наибольшие колебания изотопного состава кислорода отмечаются в летучих и подвижных веществах, в частности в природных водах, вулканических газах и органическом веществе. [c.393]

Важная роль кислорода в живом веществе хорошо известна. Но в то же время кинетика атомов и молекул кислорода во время образования органических соединений при фотосинтезе оказалась выясненной благодаря изотопным исследованиям. А. Виноградов и Р. Тейс показали, что изотопный состав кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, отличается от изотопного состава атмосферного и водного кислорода. В процессе фотосинтеза происходит небольшое фракционирование изотопов кислорода. Изотоп Ю накапливается преимущественно в органических продуктах фотосинтеза, несколько меньше в свободно выделяющемся в атмосферу кислороде. [c.397]

В последнее время установлена идентичность в накоплении запасов угля, горючих сланцев и нефти в различные геологические эры. Оказалось, что изотопные составы углерода в органических и неорганических веществах различны, в то же время углерод горючих ископаемых и растительных веществ имеет одинаковый изотопный состав. Из этого сделан вывод, что все виды горючих ископаемых имеют растительное происхождение и образовались в результате накопления и превращения растительных остатков в осадочных породах. [c.21]

Составом сложных веществ или любых смесей, состоящих из отдельных молекул, занимается молекулярный анализ. Наконец, изотопный состав тех или иных элементов, входящих в состав анализируемых соединений, относится к компетенции изотопного анализа. [c.441]

Журавлев и сотр. [95] при определении малых количеств воды и гидроксильных групп на поверхности мелкодисперсных твердых тел воспользовались методом дейтерообмена. Пробу обрабатывали тяжелой водой в специально разработанной вакуумной системе. Затем освобождали водород из продуктов обмена и измеряли его изотопный состав с помощью масс-спектрометра. В работе приведены данные об анализе ряда твердых веществ, содержащих воду, доступную для изотопного обмена. В их числе адсорбенты, наполнители, пигменты, некоторые синтетические полимеры и биополимеры. При изучении процесса термической обработки силикагеля в вакууме было показано [96], что в условиях эксперимента происходит удаление и поверхностной, и внутренней влаги, причем количество теряемой силикагелем воды зависит от температуры опыта. [c.505]

Изменение в системе будет происходить до тех пор, пока полностью не выровняется изотопный состав элемента в веществах, участвующих в обмене. Достижение равновесия не зависит от механизма процессов, приводящих к этому состоянию, поэтому перераспределение изотопов посредством обмена можно рассматривать как своеобразное смешение. Уравнение (10) справедливо для систем, сколь угодно далеких по физико-химическим свойствам от идеальных газов, например, оно справедливо для равнораспределения изотопов в твердом теле и в концентрированных растворах. Это же уравнение определяет величину энтропии перераспределения изотопов между разными положениями внутри молекулы и т. д. [c.14]

Наиболее простой метод дали С. 3. Рогинский и Н. П. Кейер [24, 25]. Он заключается в том, что на поверхности катализатора последовательно адсорбируют порции вещества различного изотопного состава, а затем изучают изотопный состав последовательных фракций при десорбции. Если поверхность энергетически однородна, то при десорбции изотопный состав всех фракций окажется одинаковым, равным своему среднему значению. Для неоднородной поверхности будет наблюдаться иная картина, если в хемосорбционном слое не происходит перераспределения молекул между центрами с различной энергией адсорбции. Составы десорбированных фракций в этом случае окажутся различными. Они должны повторить в обратной последовательности составы фракций при адсорбции, так как на энергетически неоднородной поверхности вещество, адсорбированное последним, будет десорбироваться первым. [c.36]

Анализ, при котором определяется изотопный состав анализируемого вещества. [c.30]

Как указывалось выше, константа /( почти аналогична обычной константе равновесия.) Индексы 1 и 2 обозначают два типа частиц, отличающихся изотопным составом. Следовательно, здесь предполагается, что из всех реагирующих веществ только вещество А существует в двух различных изотопных формах и что возможные побочные продукты при образовании переходного комплекса имеют один и тот же изотопный состав. Для большинства случаев, встречающихся на практике, эти допущения весьма правдоподобны. [c.21]

Попытаемся, однако, сравнить реакцию с участием трех центров с двухцентровой реакцией, координата которой соответствует валентному колебанию разрываемой связи. Если изотопное различие между двумя изотопными реакциями обусловлено только одиночным передаваемым атомом , обладающим очень малой массой, то вклад реагирующих веществ в экспоненту уравнения (8) для модели, в которой происходит только диссоциация 2, будет таким же, как и для модели, содержащей акцептор X. Это обусловлено тем, что последний имеет неизменный изотопный состав, и поэтому все величины равны u y В уравнении будут, как обычно, фигурировать три типа колебаний связи — 2 (2 обладает значительными моментами инерции). В переходном состоянии двухцентровая модель теряет свое валентное колебание, но еще сохраняет два типа деформационных колебаний, которые могут обладать большими или малыми нулевыми энергиями. Трехцентровая модель характеризуется двумя аналогичными типами деформационных колебаний и, кроме того, новым типом линейных колебаний. Различие состоит в принципе только в этих дополнительных линейных колебаниях. Большинство реакций, вероятно, ближе к симметричному, чем к несимметричному типу, рассмотренным выше. Если реакция, кроме того, сравнительно симметрична относительно масс X и 2, то вклад этого колебания в экспоненту уравнения (8) будет пренебрежимо малым, т. к. . Таким образом, для приближенных расчетов, по-видимому, можно применять уравнения (10) и (12). Следует также заметить, что если несимметричная модель переходного комплекса ближе соответствует действительности, то новый [c.38]

СО степенью превращения. Как было видно из обсуждения в предыдущем разделе и из рис. 11, изотопный состав последних следов реагирующего вещества исключительно [c.60]

Активационный анализ с применением заряженных частиц характеризуется тем, что для активации используются протоны которые вызывают реакции следующих типов (р, у), (р, п), р, 2п), (р, а), (р, й) и др. дейтроны, под действием которых возможны ядерные реакции ( , р), й, п), й, а), (й, 2 п), с1, t) и др. ядра трития ядра гелия-3 и а-частицы. Ограничением этих методов анализа нефтей, нефтепродуктов является необходимость эффективного теплоотвода от облучаемой пробы во время активации и то, что заряженные частицы не проникают глубоко в пробу. Анализ с активацией заряженными частицами позволяет получить низкий предел обнаружения для легких элементов. С наибольшей эффективностью этот метод можно использовать для исследования поверхностей и тонких слоев. Следует отметить также, что облучение заряженными частицами позволяет установить изотопный состав элемента в тонком слое или небольшом количестве вещества [302]. [c.85]

В масс-спектре изотопы проявляются не только в тех концентрациях, которые отвечают их природному содержанию с помощью масс-спектра можно легко обнаружить любой их избыток. В прошлом количество искусственно введенного изотопа определяли всегда после разложения исследуемого соединения до таких низкомолекулярных продуктов, как вода, азот и двуокись углерода, которые затем анализировали масс-спектрометрически, или измеряя их плотности. Эти методики при достаточно тщательном их проведении дают очень точные результаты однако они требуют продолжительного времени для подготовки пробы, относительно большого количества тщательно очищенного материала, а главное — позволяют узнать только усредненный изотопный состав исследуемого вещества. [c.329]

Как влияет изотопный состав вещества на его физические свойства, видно из следующего сравнения Н2, Ог и Тг имеют температуру кипения (при атмосферном давлении) соответственно— 252,8, — 249,6 и — 248,3°С. Температура плавления обычной (Н2О), тяжелой (ОгО) и сверхтяжелои (Т.,О) воды равна О, 3,81 и 4,49°С. Как следует из приведенны.х данных, разница в физических свойствах оказывается значительной. [c.21]

Масс-спектрометрические методы анализа широко применяются в различных областях промышленности, науки и новой техники и дают возможность установить изотопный состав и исследовать состав продуктов реакций, содержание мнкропримесей в особо чистых веществах и т.. д. Но так как работы по масс-спектрометрии не предусмотрены учебной программой по аналитической химии, в данной книге эти методы не рассматриваются. [c.30]

Большой интерес представляют различного типа ядерные реакции с участием нейтронов. Нейтроны присутствуют в космическом излучении, образуются в (а, оп ) и (у, о )-реакциях, а также возникают при спонтанном делении урана. Так, нейтроны образуются, если легкие элементы (Ь1, Ве, В, Н, Р, Ма, Mg, А1) бомбардировать а-частицами или частицами, возникающими из естественно-радио-активных элементов, таких, как полоний. Примером такой реакции может служить ранее рассмотренная ядерная реакция Ве (а, о ). Поэтому комбинации Ве — 1) и Ве — ТЬ в соответствующих минералах могут рассматриваться как природные источники нейтронов (например, обогащенные ураном ниоботанталовые минералы, содержащие небольшое количество бериллия). Самой простой реакцией, вызванной нейтронами, является образование дейтерия из водорода [Н (у, о )ОЧ. Она протекает в результате поглощения нейтронов во всех водородсодержащих веществах. Захват нейтронов может изменить изотопный состав нескольких элементов в урано- [c.22]

С) связывают с их склонностью вступать в (а, п) реакции. В результате реакции Be(a, n) впервые был получен нейтрон. Радиоактивный распад вымерших на Земле и в метеоритах тяжелых элементов привел к повышенному распространению изотопов свинца. Свинец и другие магические ядра благодаря заполненности энергетических уровней нуклонов в ядре более устойчивы к реакциям захвата нейтронов и потому более распространены. На Земле непрерывно происходят ядерные процессы, ведушие в конечном счете к изменению распространенности элементов и изменению их изотопного состава. Однако все эти процессы идут медленно и результаты анализа вещества земной коры показывают, что изотопный состав элементов на Земле практически постоянен. Например, у хлора, извлеченного из морской воды и выделенного из минералов (апатита и др.), атомная масса оказалась одинаковой. То же самое обнаружено для N1, Ре, 51, Н , Ы, 5Ь, Си и других элементов. [c.432]

В 1780 г. Кавендиш и Лавуазье установили, что вещество, называемое водой, построено из кислорода и водорода, а в 1805 г. Гей-Люсак и Гумбольдт показали, что молекула воды построена из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В 1842 1г. Дюма установил весовое соотношение водорода и кислорода в воде как 2 16. В 1929 г. в связи с открытием изотопов кислорода и водорода был определен изотопный состав воды. В среднем в воде кроме HjO заметно представлены Н2 0 Hi О и HDO в количестве 0,2%, 0,4% и 0,03% соответственно. Таков изотопный состав естественной воды, свойства которой исследуются в эксперименте, если- нет специальной оговорки. [c.8]

Интересен процесс фракционирования углерода при биофотосинтезе, при котором углерод тканей растений, а затем и животных обогащается в основном легким изотопом В связи с этим вещество организмов и его производные (уголь, нефть, газ) имеют практически одинаковый и более легкий изотопный состав углерода по сравнению с карбонатным и эндогенным углеродом. Процессам фракционирования изотопов посвящены работы Э. М, Галимова, Э. Дегенса и др, [c.205]

В двух последовательных опытах выходы (в расчете на изотопный состав озазона, полученного из этого вещества) составляли 64 и 67%. Согласно данным, полученнььм при помощи метода Кайори [6], восстанавливающая способность глюкозы (т. пл. 142—146°) составляла 99,1% восстанавливающей способности химически чистой безводной декстрозы. [c.191]

В некоторых опытах Н. П. Кейер [11] наблюдалось образование более прочной связи адсорбированного вещества с адсорбентом после прогрева системы при высокой температуре, причем слабо связанные молекулы при прогреве десорбировались. Если после этого вновь провести адсорбцию на незаполненной поверхности адсорбента при низкой температуре, а затем десорбцию, десорбированные фракции будут иметь различный изотопный состав. Аналогичные опыты были проведены нами при изучении адсорбции п-крезола на ВеО, MgO и СаО и апилина на алюмосиликате (см. табл. 1—4). Опытные данные показали, что десорбиро- [c.311]

Благодаря исключительной простоте кинетики изотопных реакций этого типа подобные исследования весьма удобны в связи с легкостью расчетов. С другой стороны, иногда очень трудно осуществить синтез препаратов, совершенно чистых по своему изотопному составу. Однако если препарат состоит только из двух сортов изотопных молекул, то можно следить за превращением каждого из них в отдельности при условии, что изотопный состав начального и регенерированного исходного вещества, а также продукта реакции можно проанализировать. Подобные опыты были проведены Вибергом и Слаугом [102] (см. также стр. 83 данной книги). [c.56]

Стадией, фактически изучаемой нри этой реакции, является отнятие метильных атомов водорода атомами хлора. По-видимому можно считать, что процесс соединения образующихся бензильных радикалов с атомами хлора неосложнен реакциями обмена водорода, и поэтому изотопный состав непрореагировавших веществ — хлористого бензила и хлористого водорода, будет характерным для первичной реакции отнятия водорода. [c.78]

Различный вид кривых, полученных при исследовании нефтей, объясняется неодинаковым составом исходного органического вещества и различными условиями диагенеза. Так, например, изотопный состав парафинов третичной нефти Юты (табл. 23) с многими максимумами и минимумами зависит от неоднородного исходного континентального вещества и его более слабого превращения на изотопном составе парафинов из меловой нефти месторождения Лакуст Ридж отразилось влияние более однородного морского исходного вещества и более долгой и интенсивной трансформации. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология