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%).
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.
