Заключение.

Подводя итоги мы пришли к выводу что изотопные эффекты являются различиями в свойствах изотопов элементов или в свойствах соединений, содержащих различные изотопы одного элемента. Чаше всего обусловлены различиями масс ядер изотопов, но может быть вызваны также различиями и других ядерных свойств. Получается, первичным изотопным эффектом является реакция в которой при замене атома, смещение которого вносит основной вклад в координату реакции. Вторичным изотопный эффектом – при замене атома, смещение которого не вносит существенного вклада в координату реакции. Межмолекулярным изотопным эффектом – исходные реагенты содержат разные изотопы и внутримолекулярным изотопным эффектом – продукты содержат по-разному распределенные изотопы.

Кинетические изотопные эффекты проявляются в различиях скоростей реакций с участием разных изотопов данных элементов, изотопно-замещенных молекул или ионов. Различают межмолекулярные и внутримолекулярные изотопные эффекты.

Для разных изотопов одного элемента наблюдаются различия поступательных статистических сумм, для двухатомных и многоатомных молекул разного изотопного состава еще и различия колебательной и вибрационной статистических сумм. Так, например при наблюдении константы скорости декарбоксилирования малоновой кислоты разного изотопного состава различны. В результате термодинамическое свойства веществ разного изотопного состава несколько разнятся между собой. Следствием этого является различие в равновесном распределении изотопов одного элемента между разными фазами, химический формами. Константы равновесия реакций изотопного обмена с участием атомов легких элементов заметно отличаются от 1.

Зависимость оптических спектров от массы изотопа получила название изотопического сдвига. Изотопический сдвиг - сдвиг друг относительно друга уровней энергии и спектральных линий атомов различных изотопов одного хим. элемента; проявляется также во вращательных и колебательных спектрах молекул, содержащих различные изотопы одного элемента. Может быть обусловлен двумя причинами: движением ядра относительно центра инерции атома (эффект массы) и обменным взаимодействием атомных электронов, имеющим квантовый характер. Изотопический сдвиг положителен, когда длина волны спектральной линии уменьшается с ростом массы ядра. Различие длин волн, вызванное изотопическим сдвигом, используется в лазерном разделении изотопов. Неодинаковые атомные веса изотопов обуславливают определенные различия таких свойств изотопных соединений, как плотность, вязкость, показатель преломления, коэффициент диффузии, удельный заряд ионов и др. При этом отношение плотностей изотопных соединений достаточно точно совпадает с отношением их молекулярных весов, а удельные заряды изотопных ионов обратнопропорциональны их молекулярным весам. Кроме того, различие масс изотопных атомов вызывает изменение уровней поступательной, вращательной и колебательной энергии молекул при их изотопном замещении, что приводит к различию колебательно-вращательных спектров изотопных соединений.

Разнообразные изотопы химических элементов находят широкое применение в научных исследованиях, в различных областях промышленности и сельского хозяйства, в ядерной энергетике, современной биологии и медицине, в исследованиях окружающей среды и других областях. В научных исследованиях требуются, как правило, небольшие количества редких изотопов различных элементов, исчисляемые граммами и даже миллиграммами в год. Вместе с тем, для ряда изотопов, широко используемых в ядерной энергетике, медицине и других отраслях, потребность в их производстве может составлять многие килограммы и даже тонны.

В научных исследованиях стабильные и радиоактивные изотопы широко применяются в качестве изотопных индикаторов при изучении самых различных процессов, происходящих в природе.

В сельском хозяйстве изотопы применяются, например, для изучения процессов фотосинтеза, усвояемости удобрений и для определения эффективности использования растениями азота, фосфора, калия, микроэлементов и др. веществ.

Изотопные технологии находят широкое применение в медицине. Так в США, согласно статистическим данным, проводится более 36 тысяч медицинских процедур в день и около 100 млн. лабораторных тестов с использованием изотопов. Наиболее распространены процедуры, связанные с компьютерной томографией. Изотоп углерода C13, обогащенный до 99% (природное содержание около 1%), активно используется в так называемом «диагностическом контроле дыхания». Суть теста очень проста. Обогащенный изотоп вводится в пищу пациента и после участия в процессе обмена веществ в различных органах тела выделяется в виде выдыхаемого пациентом углекислого газа СО2, который собирается и анализируется с помощью спектрометра. Различие в скоростях процессов, связанных с выделением различных количеств углекислого газа, помеченных изотопом С13, позволяют судить о состоянии различных органов пациента. В США число пациентов, которые будут проходить этот тест, оценивается в 5 млн. человек в год. Сейчас для производства высоко обогащенного изотопа С13 в промышленных масштабах используются лазерные методы разделения.