Izotopový posun - Isotopic shift
The izotopový posun (nazývaný také izotopový posun) je posun v různých formách spektroskopie k tomu dojde, když jedna jaderná izotop je nahrazen jiným.
Atomová spektra
Posuny izotopů v atomových spektrech jsou nepatrné rozdíly mezi úrovněmi elektronické energie různých izotopů stejného prvku. Dnes se na ně zaměřuje mnoho teoretických a experimentálních snah kvůli jejich důležitosti pro atomovou a jadernou fyziku. Pokud mají také atomová spektra hyperjemná struktura posun se vztahuje k těžišti spektra.
Z pohledu jaderné fyziky směny izotopů kombinují různé přesné sondy atomové fyziky pro studium jaderná struktura a jejich hlavním využitím je na rozdílech poloměrů náboje nezávislé na jaderném modelu.
K tomuto posunu přispívají dva efekty:
- Hmotnostní rozdíl (hmotnostní posun), který dominuje izotopovému posunu světelných prvků.[1] Tradičně se dělí na normální hmotnostní posun (NMS), který je výsledkem změny redukované elektronické hmotnosti, a na specifický hmotnostní posun (SMS), který je přítomen v atomech a iontech s více elektrony. NMS je čistě kinematický efekt, který teoreticky studovali Hughes a Eckart.[2] Účinek specifického hmotového posunu byl poprvé pozorován ve spektru neonových izotopů pomocí Nagaoka a Mišima.[3]
- Objemový rozdíl (posun pole), který dominuje izotopovému posunu těžkých prvků. Tento rozdíl vyvolává změnu v distribuci elektrického náboje jádra. Tento efekt je důležitý u těžkých prvků a jeho první teorii formulovali Pauli a Peierls.[4][5][6] Přijmeme-li zjednodušený obrázek, změna energetické úrovně vyplývající z objemového rozdílu je úměrná změně celkové hustoty pravděpodobnosti elektronů v počátečním čase rozdílu poloměrů středního čtverce náboje.
NMR spektroskopie
v NMR spektroskopie „Izotopové účinky na chemické posuny jsou obvykle malé, mnohem méně než 1 ppm typické jednotky pro měření posunů. The 1
H NMR signály pro 1
H
2 a 1
H2
H („HD“) lze snadno rozlišit, pokud jde o jejich chemické posuny. Asymetrie signálu pro „protio“ nečistotu v CD
2Cl
2 vyplývá z různých chemických posunů CDHCI
2 a CH
2Cl
2.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/H2%26HDlowRes.tiff/lossless-page1-220px-H2%26HDlowRes.tiff.png)
Vibrační spektra
Izotopové posuny jsou nejznámější a nejpoužívanější ve vibrační spektroskopii, kde jsou posuny velké a jsou úměrné poměru druhé odmocniny izotopových hmot. V případě vodíku je „posun H-D“ (1/2)1/2 nebo 1 / 1,41. Tedy (zcela symetrická) vibrace CH pro CH
4 a CD
4 vyskytují se ve výšce 2917 cm−1 a 2109 cm−1, resp.[7] Tento posun odráží rozdílné Snížená hmotnost pro dotčené dluhopisy.
Viz také
Reference
- ^ King, W. H. (1984), „Isotope Shifts in X-Ray Spectra“, Izotopové posuny v atomové spektru, Springer USA, str. 55–61, doi:10.1007/978-1-4899-1786-7_5, ISBN 9781489917881
- ^ Hughes, D. J .; Eckart, C. (1930). „The Effect of the Motion of the Nucleus on the Spectra of Li I and Li II“. Phys. Rev. 36 (4): 694–698. Bibcode:1930PhRv ... 36..694H. doi:10.1103 / PhysRev.36.694.
- ^ H. Nagaoka a T. Mishima, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. (Tokio) 13, 293 (1930).
- ^ W. Pauli, R. E. Peierls, Phys. Z. 32 (1931) 670
- ^ Brix, P .; Kopfermann, H. (1951). „Neuere Ergebnisse zum Isotopieverschiebungseffekt in den Atomspektren“. Festschrift zur Feier des Zweihundertjährigen Bestehens der Akademie der Wissenschaften v Göttingenu. Springer. str. 17–49. doi:10.1007/978-3-642-86703-3_2. ISBN 978-3-540-01540-6.
- ^ Kopfermann, H. (1958). Jaderné momenty. Akademický tisk.
- ^ Takehiko Shimanouchi (1972). "Tabulky konsolidovaných molekulárních frekvencí" (PDF). Národní úřad pro standardy. NSRDS-NBS-39.