什么是同位素效应(动力学同位素效应的研究)

界定因为品质或自旋等核特性的差异而引起同一元素的同位素分子（或分子）中间物理和化学特性有差异的情况。同位素效应是同位素分析与同位素分离的基本。他在化学结构基本不变的前提下造成物理、化学常量的变化，因而能更深入地揭露物质微观结构与特性相互关系。历史发展针对氘、重水等重要的轻元素同位素以及化合物的宏同位素试验室观物理常数，在20世纪30时代虽已作了广泛测量，至今仍持续填补和调整。50时代测量了例如DO的键长、键角等微观结构数据。70时代至今，逐渐深入到同位素替代异构分子的研究。动力学同位素效应的研究也深入到生命过程的研究中。同位素效应可分为光谱同位素效应、热力学同位素效应、动力学同位素效应和生物学同位素效应。光谱同位素效应同位素核品质的差异使分子或分子的能级产生变化，造成原子光谱或分子光谱的谱线位移。核自旋的差异，造成光谱精细结构的改变。假如分子中某些原素一部分被不同的同位素替代，进而破坏分子的对称，则能引起谱线瓦解，并在红外光谱和并合透射光谱的震动构造里出现新的谱线和谱带。初期研究中曾根据分子光谱和原子光谱发觉新的同位素和开展同位素剖析。之后光谱同位素效应主要用于研究分子的微观结构。热力学同位素效应同位素品质的相对区别越多，而引起的物理和化学特性上的差别也越大。针对轻元素同位素化合物的各种热力学特性已做过充足精密的测量。热力学同位素效应研究最为重要的，是同位素互换反应平衡常数的研究，已在试验和理论方面进行了大批工作。蒸气压同位素效应也很重要，已可半定量地开展理论计算。热力学同位素效应是轻元素同位素分离的理论依据，都是平稳同位素化学的重要研究内容。动力学同位素效应在化学反应过程中，生成物因同位素替代而影响了能态，从而出现化学反应速率的差别。1933年G。N。路易斯等用电解水的办法得到贴近纯的重水，确认同位素替代对化学反应速率确有危害。大部分元素的动力学同位素效应不大，但对于汗和氘，动力学同位素效应较大，他们月球里的同位素年纪的分离指数＝H/D可达到2～10上下，式中为化学反应速率常数。初期动力学同位素效应要用经典撞击理论来解释的。1949年J。比格尔艾森设立了动力学同位素效应的统计理论。在溶液中进行的化学变化，因为溶剂的同位素替代，而出现溶剂同位素效应。动力学同位素效应是分离同位素的主要依据之一，还可用于研究化学变化原理和溶液理论。生物学同位素效应1933～1934年，路易斯最先实验了香烟种籽在重水里的出芽状况，发觉随着重水浓度提高，出芽速率快速减少；之后又发觉，蝌蚪、锦鲤在浓厚水里迅速死亡。大麦粒在发芽时优先吸收轻水，剩液中聚集了重水；锂被酵母吸收后,还可以聚集锂6。之上均说明出现了同位素的生物学分离。在生物学同位素效应中，以氘的效应更为明显。一般认为，在重水里生化反应速度缓减,针对大的人体,重水的用途通常是局部,进而破坏整体的代谢功能,造成病态以致身亡。

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