Rozdzielanie izotopów

Rozdzielenie izotopów tego samego pierwiastka stanowi zadanie znacznie trudniejsze niż samo stwierdzenie ich występowania. Wobec praktycznie całkowitej tożsamości ich własności chemicznych jedyną możliwą drogą wydawało się wykorzystanie różnicy ich ciężarów atomowych lub ciężarów cząsteczkowych ich związków. Spośród metod opartych na tej różnicy zastosowanie znalazły metody następujące.

– 1. Metoda destylacji frakcyjnej wykorzystuje fakt, że podczas parowania pod bardzo małym ciśnieniem ciekłej mieszaniny cząsteczek, różniących się tylko swoją masą, cząsteczki lżejsze powinny parować prędzej. Bronsted i v. Hevesy (1922) oraz inni badacze próbowali tą metodą rozdzielić izotopy rtęci. Udało im się to tylko częściowo, otrzymali bowiem kilka frakcji, z których skrajne różniły się dostrzegalnie gęstością od rtęci zwykłej.

– 2. Metoda wypływu gazu przez wąskie otwory lub dyfuzji przez przegrody porowate została zastosowana jeszcze prze2 As tona (1913) do rozdzielania neonu na izotopy. Jak to wykazał Bunsen (1857), szybkość wypływu różnych gazów w jednakowych warunkach jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z ich ciężarów cząsteczkowych. W najszybciej dyfundującej frakcji nagromadza się więc izotop lżejszy. Metoda ta została w późniejszych czasach znacznie udoskonalona przez Hertza (1931), który z jej pomocą zdołał rozdzielić izotop neonu, wodoru, azotu i innych gazów.

– 3. Jeszcze skuteczniejsza okazała się metoda ter- modyfuzji, opracowana przez Clusiusa i Dicke- la (1938). W metodzie tej gazową mieszaninę izo- clusiusa i Dickela topów wprowadza się do chłodzonej z zewnątrz pio- do termodyfuzji nowej rury szklanej o średnicy 1 cm i długości kilku metrów. Wzdłuż osi tej rury przeciągnięty jest drut metalowy, rozżarzony prądem elektrycznym (rys. 83). Jak wykazują wywody teoretyczne, potwierdzone przez doświadczenie, w tych warunkach izotop lżejszy gromadzi się w górnej części rury, cięższy zaś — w dolnej. Tym sposobem udało się osiągnąć praktycznie całkowity rozdział chlorowodoru na H35C1 i H37C1, pary wodnej na ’UjO i 2H20 oraz innych związków.

– 4. Rozdział najbardziej nawet złożonej mieszaniny izotopów na składniki daje się też przeprowadzić za pomocą przyrządu opartego na tej samej zasadzie co spektograf mas, jeśli zbierać osobno poszczególne strumienie cząstek o jednakowej masie, na które rozdzielają się pod wpływem pola elektrycznego i magnetycznego pierwotne promienie anodowe. Metoda daje całkowity rozdział izotopów, pozwala jednak osiągnąć wydajności rzędu zaledwie setnych części miligrama.

Poza tym próbowano wykorzystać do rozdzielania izotopów nieznaczne różnice rozpuszczalności, różną szybkość reakcji, występującą u niektórych pierwiastków, itp.