逆同位素效應

當反應物分子中的氫被氘取代後，常常會導致反應速率的變化。這樣的變化就是所謂的同位素效應，用k_H/k_D來表示。一個鍵的基態振動能(也稱為零點振動能)取決於原子的質量，當原子的折合質量較高時基態振動能較低。k_H/k_D的值小於1的情況被稱為逆同位素效應。

基本介紹

• 中文名：逆同位素效應
• 外文名：Reverse isotope effect
• 對比：同位素效應

定義

同位素質量的相對差別越大，所引起的物理和化學性質上的差別也越大。熱力學同位素效應是氫元素同位素分離的理論基礎，也是穩定同位素化學的主要研究內容。對儲氫合金的熱力學同位素效應，介紹氫同位素平衡壓。Pd-Q(Q=H、D、T)系統的PCT放氫曲線如下圖所示。

PCT放氫曲線

平衡壓T₂>D₂>H₂；而相同壓力下，H>D>T溶解度。為了方便敘述，將上述順序稱為正常同位素效應，相反的順序成為逆同位素效應。

舉例

對於合金或者金屬化合物，既有符合正同位素效應，又有符合逆同位素效應的，甚至不顯示同位素效應。下圖是CaNi₅-H₂(D₂)的PCT吸氫曲線，隨著壓力的升高呈現出正常-無-逆同位素效應的變化。

吸氫曲線

研究內容

同位素效應是研究化學反應歷程的一種有效方法。當反應鍵被同位素取代後，產生的同位素效應對於確定反應歷程中的速控步聚可提供重要信息。

在一系列銠基催化劑上，分別用H₂，D₂和CO進行合成甲醇及乙醇反應，首次觀察到該反應具有顯著的氘逆同位素效應。