Словарь и короткий справочник физической терминологии (стр. 9 )

20Ne, 22Ne, 35Cl, 84Kr, 86Kr с концен­трацией >99,5%.

Дистилляция. Изотопы обычно име­ют разл. давления насыщ. пара (p1 и р2) и точки кипения, поэтому возможно И. р. путём фракц. перегонки. При кипении жидкой смеси изотопов в образующемся паре преобладает изо­топ с наименьшей темп-рой кипения. Используются фракционирующие ко­лонны с большим числом ступеней разделения; а зависит от отношения p1/p2  и уменьшается с ростом мол. массы и темп-ры (процесс наиб. эф­фективен при низких темп-pax). Ди­стилляция использовалась при полу­чении изотопов лёгких элементов 10В, 11B, 18O, 15N, 13С и для получения тяжёлой воды (сотен т в год).

Изотопный обмен. р. ис­пользуются хим. реакции, при к-рых происходит перераспределение изо­топов к.-л. элемента между реагиру­ющими в-вами. Так, напр., если при­вести в соприкосновение HCl с HBr, в к-рых первонач. содержание дей­терия D в водороде было одинако­вым, то в результате обменной ре­акции в HCl содержание D будет неск. выше, чем в HBr. Применение неск. каскадов позволяет получать дейте­рий и обогащённые отд. изотопами смеси для др. лёгких элементов (N, S, О, С, Li).

Центрифугирование. В центрифуге, вращающейся с большой скоростью, более тяжёлые молекулы под дей­ствием центробежных сил концентри­руются у периферии, а лёгкие моле­кулы — у ротора. Поток пара во внеш. части с тяжёлым изотопом на­правлен вниз, а во внутренней, с лёг­ким изотопом, вверх. Соединение неск. центрифуг в каскад обеспечивает не­обходимое обогащение. Центрифуги­рование пригодно для разделения изотопов как лёгких, так и тяжёлых элементов.

Электролиз. При электролизе воды или водных р-ров электролитов выде­ляющийся на катоде водород содержит меньшее кол-во D, чем исходная вода. В результате в электролизёре растёт концентрация D. Метод применялся в пром. масштабах для получения тяжёлой воды. Электролизный завод в Норвегии в 40-х гг. производил неск. тонн D в год. Разделение Li, К и др. (электролизом их хлористых солей) производится только в лаб. условиях.

Электромагнитный метод. В-во, со­держащее изотопы элемента, к-рые требуется разделить, помещается в тигель ионного источника, испаряется и ионизуется. Ионы вытягиваются из ионизац. камеры высоким отрицат. потенциалом, формируются в ионный пучок и попадают в вакуумную разде­лит, камеру с магн. полем, направ­ленным перпендикулярно ионному пучку. Под действием магн. поля ионы движутся по окружностям с радиуса­ми R~√М/е, где М и е — масса

и заряд ионов. Это позволяет соби­рать ионы разл. изотопов в разные приёмники, помещённые в фокальной плоскости установки (рис. 4; см. Масс-спектрометр).

Эл.-магн. метод впервые (1943—45) использовался в Ок-Ридже (США) для получения 235U в кол-ве неск. кг.

Рис. 4. Схематич. изображение эл.-магн. раз­делит, устройства. Магн. поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка.

Обычно достаточно одной ступени. Повторное разделение применяется редко. Осн. недостаток — относитель­но низкая производительность, вы­сокие эксплуатац. затраты, значит. безвозвратные потери разделяемого в-ва.

Другие методы разделения пока на­ходятся в стадии лаб. исследований. К ним относятся: лазерное разделе­ние изотопов — метод, перспектив­ный для создания пром. установок; получение 3Не, основанное на сверх­текучести 4Не; разделение посредст­вом диффузии в сверхзвуковой струе газа, расширяющейся в пр-ве с по­ниженным давлением; разделение, обу­словленное миграцией ионов при про­хождении электрич. тока в электро­литах; хроматографич. разделение, ос­нованное на различии в скоростях ад­сорбции изотопов; биол. способы раз­деления и др.

р. имеют особенности, определяющие области их наиболее эфф. применения. р. лёгких элементов с A~40 экономически бо­лее выгодны и эфф. дистилляция, изо­топный обмен и электролиз. Для раз­деления изотопов тяжёлых элемен­тов применяются диффузионный ме­тод, центрифугирование и эл.-маг­нитное разделение. Однако газо­вая диффузия и центрифугирование могут быть использованы, если име­ются газообразные соединения эле­ментов. Поскольку таких соединений мало, реальные возможности этих методов пока ограничены. Термодиф­фузия позволяет разделять изотопы как в газообразном, так и в жидком состоянии, но при разделении изото­пов в жидкой фазе а мало. Эл.-магн. метод обладает большим а, но имеет малую производительность, поэтому применяется гл. обр. при огранич. масштабах произ-ва изотопов.

214

Для обеспечения н.-и. работ и практич. применений изотопов в СССР создан Гос. фонд стабильных изото­пов. Систематически производится по­лучение значит. кол-в дейтерия, 10В, 13С, 15N, 18O, 22Ne и др. Орга­низован также выпуск разл. хим. препаратов, «меченых» стабильными изотопами.

• Р о з е н А. М., Теория разделения изото­пов в колоннах, М., 1960; Ш е м л я М., Разделение изотопов, пер. с франц., М., 1980.

.

ИЗОТОПЫ, разновидности данного хим. элемента, различающиеся по массе ядер. Обладая одинаковыми за­рядами ядер Z, но различаясь числом нейтронов, И. имеют одинаковое стро­ение электронных оболочек, т. е. очень близкие хим. св-ва, и занимают одно и то же место в периодич. системе хим. элементов (отсюда термин «И.» — от греч. isos — одинаковый и topos — место). Первые эксперим. данные о су­ществовании И. были получены в 1906 —10 при изучении св-в радиоакт. элементов. Термин «И.» предложен англ. учёным Ф. Содди в 1910. Ста­бильные И. были обнаружены англ. физиками Дж. Томсоном (1913) и Ф. Астоном (1919). К 1981 известно 276 стабильных И., принадлежащих 83 природным элементам, и более 2000 радиоактивных И. 107 природных и искусственно синтезиров. элементов.

встречаются только у элементов с Z≤83. Большее число стабильных И. имеют элементы с чёт­ным Z, напр. 50Sn имеет 10 И., мХе—9, 48Cd и 52Те — по 8 И. Элементы с не­чётным Z имеют, как правило, не более двух стабильных И.

Близость физ.-хим. св-в И. при­водит к тому, что их относит. содер­жание почти не меняется при разл. природных процессах. Однако эти св-ва нетождественны — сказываются различия в массах атомов, а также в значениях спинов и магн. моментов ядер И. Это приводит к разл. изо­топным эффектам. Различия нек-рых физ.-хим. св-в И. использу­ется для их разделения (см. Изотопов разделение).

При изучении физ.-хим., технол. и биол. процессов часто применяют сое­динения с искусственно введённой примесью радиоактивного (реже ста­бильного) И. элемента, участвующего в процессе (см. Изотопные индикато­ры). Зависимость изотопного состава природных элементов от возраста об­разцов и условий их образования ле­жит в основе методов определения воз­раста горных пород и рудных место­рождений (см. Изотопная хронология) и используется при поиске полезных ископаемых.

• А с т о н Ф. В., Масс-спектры и изотопы, М., 1948; Учение о радиоактивности. Исто­рия и современность, М., 1973; Трифо­нов Д. Н., , Химические эле­менты и нуклиды, М., 1980.

.

ИЗОТРОПИЯ (от греч. isos — рав­ный, одинаковый и tropos — поворот, направление), независимость св-в среды (в-ва) от направления.

ИЗОФОТ, линия равной освещённости, выраженной в фотах.

ИЗОХОРА (от греч. isos — равный, одинаковый и chora — занимаемое ме­сто), линия на термодинамич. ди­аграмме состояния, изображающая изохорный процесс. Наиб. простым явл. ур-ние И. для идеального газа: р/Т=const, где р — давление, Т — темпе­ратура.

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в физ. системе при пост. объёме; на термодинамич. ди­аграммах состояния изображается изохорой. Для осуществления И. п. в газах и жидкостях их можно поме­стить в герметич. сосуд, не меняющий своего объёма. п. механич. работы, связанной с изменением объёма тела, не совершается; изменение вну­тренней энергии тела происходит за счёт поглощения или выделения теп­лоты. С изменением темп-ры газа (жид­кости) изменяется его давление. В идеальном газе при И. п. давление пропорц. темп-ре (закон Шарля). Для неидеального газа закон Шарля не­справедлив, т. к. часть сообщённой газу теплоты идёт на увеличение энер­гии вз-ствия ч-ц. п. в тв. теле технически значительно сложнее. Из-за малой сжимаемости практически любой изотермический процесс в тв. теле явл. почти изохорным вплоть до давлений порядка неск. десятков килобар.

ИЗОЭЛЕКТРОННЫЙ РЯД, ряд, со­ставленный из атомов и ионов разл. элементов, имеющих одинаковое число эл-нов (напр., водородоподобные ато­мы, ряд Li, Ве+ , В2+ , . . .); обладают сходными оптич. св-вами.

ИЗОЭНТАЛЬПИЙНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс в физ. системе, при к-ром сохраняется неизменной энтальпия системы. Классич. примером И. п. явл. протекание газа через пористую перегородку при отсутствии теплооб­мена между потоком газа и окружаю­щими телами (стенками труб и др.). См. Джоуля — Томсона эффект.

ИЗОЭНТРОПИЙНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс в физ. системе, при к-ром сохраняется неизменной энтропия сис­темы; то же что обратимый адиабати­ческий процесс.

ИЛЛЮЗИИ ОПТИЧЕСКИЕ (от лат. illusio — обман), типичные случаи резкого несоответствия зрит. вос­приятий реальным св-вам наблюдае­мых объектов. И. о. известны с глу­бокой древности: строители Древней Греции учитывали их при постройке зданий, они описаны Титом Лукре­цием Каром. И. о. свойственны здо­ровому зрит. аппарату (чем они от­личаются от галлюцинаций) и не устраняются при многократных на­блюдениях. По механизму возникно­вения И. о. можно разделить на такие, к-рые возникают из-за несовершенства глаза как оптич. прибора (кажущаяся