同位素交換

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更新時間: 2013-12-12

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同位素交換 -同位素交換

 

同位素交換 -正文
  兩種同位素原子在兩個不同分子或離子間或一個分子的不同位置上的化學交換,以及兩種同位素分子在不同聚集態之間的交換。
  類型  同位素交換反應類型主要分為三種:
  ① 不同取代級的同位素分子間的歧化反應,例如:

同位素交換

  ② 不同分子間的簡單同位素交換反應,例如:

同位素交換

  ③ 複雜的同位素交換反應,在不同的分子間或不同的基團間發生同位素交換,而又有不同的同位素取代級。例如,D2O與甲苯之間的氘同位素交換中,水分子中的氘可以與甲基上的氫或苯環上的氫(又分鄰、間、對位)發生同位素交換。
  同位素交換反應是可逆的,並且和一般的化學反應一樣,其反應進行的程度可用平衡常數來表示。這是等分子反應,而且反應前後化學組分不發生變化,僅同位素的濃度在各化學組分之間重新分配。
  機理  同位素交換反應機理主要分為:①電離機理,進行同位素交換的分子先解離成離子或自由基,在複合為分子時發生同位素的重新分配,例如:

同位素交換

  ② 締合機理,進行同位素交換反應的分子締合,生成中間配合物。如果不同的同位素原子在此配合物中是等價的,並且是公用的,則中間配合物再分解時就產生同位素在兩分子間的重新分配,例如:

同位素交換

  同位素交換反應的速率與分子的結構有關,有的可以在瞬間完成,有的則需要在催化劑的作用下(或高溫下)才能緩慢地進行。例如,甲酸中羧基上的氫與D2O在瞬間就交換了;而甲基上的氫在100℃時要經過幾天才能交換10%。
  同位素交換反應已用於揭示化學反應機理及分子結構和性質的研究中,還廣泛用於輕元素的同位素分離中。

 

同位素交換 -配圖

 

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