Разделение изотопов

Для разделения изотопов разрабо­таны специальные методы, основанные на разнице в мас­сах изотопов. Например, в масс-спектрометрах ионы различных изотопов разделяются при движении в магнит­ном поле, так как радиусы их траекторий зависят от массы. В других методах используется различие в скорости испа­рения и диффузии частиц с разной массой.

В одном из самых современных методов разделения изото­пов применяется лазерный луч. Разница в массах ядер атомов-изотопов приводит к крайне незначительному различию в расстояниях между их электронными уровнями. Высокая степень монохроматичности лазерного луча позволяет возбу­ждать атомы только одного изотопа, оставляя в невозбужден­ном состоянии атомы других изотопов данного элемента. Дальнейшее разделение может осуществляться различны­ми способами. Один из них основан на том, что при возбу­ждении атомов у них, как правило, возникают электриче­ские или магнитные моменты. И поэтому неоднородное электромагнитное поле уводит их в сторону из пучка. В дру­гом способе разделения возбужденные атомы изотопов од­ного сорта ионизуют вторым лазерным пучком. Получен­ные ионы отклоняют электромагнитным полем и собирают на одном коллекторе, а нейтральные атомы других изото­пов накапливают в другом коллекторе. Достоинством ла­зерного разделения изотопов является возможность выде­лять один определенный изотоп.

Задача разделения изотопов приобрела большое значение в связи с развитием ядерной энергетики. Для получения ядерного топлива нуж­но было научиться разделять природную смесь изотопов ²³⁸U (99,2745%), ²³⁵U (0,7200%) и ²³⁴U (0,0055%). Материал с сайта http://worldof.school

Особая ситуация складывается с изотопами легких атомов. Разница в массах изотопов водорода столь велика, что они отличаются не только по физическим, но и по химическим свойствам. Например, тяжелая вода, состоящая из молекул D₂O, имеет плотность 1,108 г/см³, кипит при 101,42 °С и за­мерзает при 3,82 °С. Скорости химических реакций с уча­стием веществ, содержащих дейтерий, могут быть в 5—10 раз выше или ниже, чем скорости реакции таких же веществ, содержащих протий.

На этой странице материал по темам:

• Конспект по физике изотопы