7)Реакции изотопного обмена их класификация

Все реакции ИО можно класифицировать по различным признакам:

1. В зависимости от фазы различают

- гомогенный изотопный обмен

- гетерогенный изотопный обмен

2) По степени сложности

- простые :  C₆H₅ ⁸¹Br + Li ⁸²Br C₆H₅ ⁸²Br + Li ⁸¹Br      o-CH₃C₆H₄Br + Li ⁸²Br o-CH₃C₆H₄ ⁸²Br + Li ⁸¹Br

- сложные

C₆H₅ ¹²⁷I + 2Li ¹³¹I C₆H₅ ¹³¹I + C₆H₅ ¹³¹I + 2Li ¹²⁷I      C₂H₅ ¹²⁷I

3) По механизуму реакции

- процесс изотопного обмена связаные с нарушением одних и образованием других химических эллементов.

- процесс изотопного обмена не сопровождается нарушением химических связей и перемещение изотопного обмена

8) Механизм протекания изотопного обмена

В зависимости от механизма , реакции изотопного обмена разделяют на две большие группы:

1 группа – реакции осуществляемые путем перехода электронов (электронный переход)

2 группа – реакции протекающие за чет перехода ионов , атомов группы атомов и молекул.

Вторая группа разделяется на 2 подгрупы

1ая под группа- ИО протекает с диссоциацией молекл или ионов(диссоциативный механизм)

2ая под группа – ИО протекает с образованием ассоциатов ( ассоциативный механизм)

А) Реакции протекающие рутем перехода электронов (электроный обмен)

Б) Реакции протекают с диссоциацие й молекул или ионов ( диссоциативный механизм)

В) Реакции протекающие за счет частичкной или полной ассоциации веществ (ассоциативный механизм)

Г) Изотоный обмен обусловлен переходом молекул, радикалов сложных групп

9) Особенности реакций изотопного обмена

1 Особенность Q=Eпр-Eобр=0 Eпр=Еобр Q=0

2 Особенность Кр=Кпр\Кобр=1 Кпр=Кобр К=х[A*X][BX]/[AX][B*X]=1

3 Особенность Епр=Еобр (1)

4 Особенность Кпр=Кобр (2)

5 Особенность Все реакции изотопного обмена описываются обычными концентрационными уравнениями применяемыми в химии.

     Рассмотрим основные термодинамические и кинетические особенности реакций идеального изотопного обмена. Эти реакции протекают без изменения термодинамической активности участвующих в обмене веществ. Это обусловлено тем, что концентрация обменивающихся форм не меняется, а изменение изотопного состава частиц не приводит к изменению их силовых полей. По-этому значения термодинамических и концентрационных констант равновесия для реакций с участием этих частиц совпадают:

     

так как _AX = _AX^*, _BX = _BX^*.

     Важной особенностью процессов изотопного обмена является     о т с у т с т в и е     т е п л о в ы х    э ф ф е к т о в. Это следует из совпадения энергий связи и теплот образования изотопных разновидностей химических форм, участвующих в обмене. Следствием является строгая изотермичность процессов изотопного обмена и независимость константы равновесия от температуры. Действительно:

G0 = H0 - TS0 = -RT ln Kp,

(3.3)

где G⁰, H⁰, S⁰ — изменения стандартных энергии Гиббса, энтальпии и энтропии соответственно. Отсюда

     ln K_p = -H / RT + S / R.

Дифференцируя это выражение, получим

     H = 0, то d(ln K_p) / d T = 0.      d(ln K_p) / d T = - H / RT₂.

Поскольку                 ,т. е. константа равновесия реакций идеального изотопного обмена не зависит от температуры.

Как следует из рассмотрения термодинамического поведения изотопных атомов, в случае идеального обмена G⁰ = 0. Принимая во внимание, что для этих процессов H⁰ = 0, из соотношения (3.3) следует, что S⁰ = 0 и константа равновесия реакций идеального изотопного обмена равна единице. Поэтому состоянию равновесия реакций идеального изотопного обмена отвечает равнораспределение изотопов между обменивающимися формами, т. е. идентичность изотопного состава этих форм. Действительно, если

      то      

     Одной из основных кинетических особенностей процессов идеального изотопного обмена является постоянство общей скорости обмена атомами данного элемента между всеми изотопными разновидностями, участвующими в обмене. Это постоянство обусловлено отсутствием химических изменений, неизменностью концентраций веществ, участвующих в обмене, и постоянством констант скорости обмена для различных идеальных изотопов данного элемента.