ИЗОТО́ПНЫЙ ОБМЕ́Н

ИЗОТО́ПНЫЙ ОБМЕ́Н, са­мо­про­из­воль­ный про­цесс пе­ре­рас­пре­де­ле­ния ато­мов изо­то­пов к.-л. хи­мич. эле­мен­та ме­ж­ду разл. фа­за­ми сис­те­мы, ме­ж­ду от­дель­ны­ми мо­ле­ку­ла­ми или ио­на­ми од­ной фа­зы, внут­ри мо­ле­кул (слож­ных ио­нов). При И. о. со­хра­ня­ет­ся эле­мент­ный со­став уча­ст­вую­щих в об­ме­не ве­ществ, но ме­ня­ет­ся их нук­лид­ный со­став. В И. о. мо­гут уча­ст­во­вать как ста­биль­ные, так и ра­дио­ак­тив­ные нук­ли­ды хи­мических эле­мен­тов. При­ме­ры И. о.: пе­ре­ход ра­дио­ак­тив­ных ато­мов $\ce{^{131}I}$ из на­сы­щен­но­го па­ра ио­да в на­хо­дя­щие­ся при той же темп-ре кри­стал­лы не­ра­дио­ак­тив­но­го ио­да: $\ce{^{131}I_2}$ (па­ры́) $\ce{+^{127}I_2}$ (кри­стал­лы) $\ce{⇄^{127}I^{131}I}$ (па­ры́) $\ce{+ ^{127}I^{131}I}$ (кри­стал­лы); пе­ре­ход ра­дио­ак­тив­ных хло­рид-ио­нов $\ce{^{36}Cl_-}$ из рас­тво­ра хло­ри­да ка­лия в кон­так­ти­рую­щий с этим рас­тво­ром оса­док не­ра­дио­ак­тив­но­го хло­ри­да се­реб­ра $\ce{AgCl:\, ^{36}Cl^-}$ (рас­твор) $\ce{+\, AgCl}$ (оса­док)$\ce{⇄ Cl^-}$ (рас­твор) $\ce{+ \,Ag^{36}Cl}$ (оса­док); об­мен ста­биль­ны­ми изо­то­па­ми во­до­ро­да про­ти­ем $\ce{^1H}$ и дей­те­ри­ем $\ce{D}$ ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми во­ды раз­но­го изо­топ­но­го со­ста­ва: $\ce{^1H^1HO + D_2O⇄2^1HDO}$; внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ный об­мен ато­мов ста­биль­но­го изо­то­па уг­ле­ро­да $\ce{^{12}C}$ и ра­дио­ак­тив­но­го изо­то­па $\ce{^{14}C}$, со­дер­жа­щих­ся в од­ной мо­ле­ку­ле ор­га­нич. со­еди­не­ния.

В ре­зуль­та­те И. о. изо­топ­ный со­став ка­ж­до­го хи­мич. эле­мен­та вы­рав­ни­ва­ет­ся и ус­та­нав­ли­ва­ет­ся прак­ти­че­ски рав­но­мер­ное рас­пре­де­ле­ние всех изо­то­пов дан­но­го эле­мен­та во всех фор­мах, ко­то­рые со­дер­жат этот эле­мент. И. о. мож­но рас­смат­ри­вать как хи­мич. ре­ак­цию, про­те­каю­щую с близ­ким к ну­лю те­п­ло­вым эф­фек­том. Ско­рость и пол­но­ту про­те­ка­ния И. о. ха­рак­те­ри­зу­ют сте­пе­нью об­ме­на $F = (х_t-x_0)/(x_∞-x_0)$, где $x_0,\, х_t\, и\, x_∞$  – кон­цен­тра­ции дан­но­го изо­то­па в рас­смат­ри­вае­мой фор­ме ве­ще­ст­ва со­от­вет­ст­вен­но в на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни, в мо­мент $t$ и при рав­но­ве­сии. Зна­че­ние $F$ ме­ня­ет­ся от 0 до 1, зна­че­ние $F = 1$ от­ве­ча­ет со­стоя­нию рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния всех изо­то­пов хи­мич. эле­мен­та ме­ж­ду все­ми его фор­ма­ми в дан­ной сис­те­ме. И. о. мо­жет про­те­кать очень бы­ст­ро (напр., И. о. ато­ма­ми про­тия и дей­те­рия ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми во­ды раз­но­го изо­топ­но­го со­ста­ва) и край­не мед­лен­но (напр., внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ный об­мен изо­то­па­ми уг­ле­ро­да в мо­ле­ку­лах боль­шин­ст­ва ор­га­нич. со­еди­не­ний).

И. о. ис­поль­зу­ют при раз­де­ле­нии изо­то­пов ря­да хи­мич. эле­мен­тов, по­лу­че­нии ме­че­ных со­еди­не­ний, изу­че­нии ме­ха­низ­мов про­те­ка­ния хи­мич. ре­ак­ций и для др. це­лей.