Изотопический сдвиг - NiNa.Az

Изотопический сдвиг — смещение уровней энергии и спектральных линий различных изотопов одного химического элемента.

Описание

У различных изотопов одного химического элемента отличаются значения уровней энергии, а следовательно, и длины волн или частот спектральных линий. Это явление называется изотопическим сдвигом. В молекулах, содержащих разные изотопы одного элемента, изотопический сдвиг также присутствует. Это явление иногда рассматривают как часть сверхтонкой структуры. Например, линия H-альфа для атома водорода имеет длину волны, равную 6562,79 ангстрем, а соответствующая линия для дейтерия — на 1,79 ангстрем меньше.

Изотопический сдвиг происходит по двум причинам. Первая причина — эффект массы — возникает из-за того, что у изотопов различается масса ядра. Это приводит к отличию постоянной Ридберга для разных изотопов, так как в выражение для неё входит приведённая масса ${\textstyle \mu ={\frac {Mm}{M+m}}}$, где ${\displaystyle M}$ и ${\displaystyle m}$ — массы ядра и электрона, и этот эффект заметен только для лёгких ядер. Для тяжёлых ядер изотопический сдвиг также заметен, но по другой причине — из-за эффекта объёма. Поскольку объём тяжёлых ядер уже достаточно велик, их поле нельзя рассматривать как поле точечного заряда, что приводит к смещению энергетических уровней, которое меняется с увеличением числа нейтронов. Особенно сильно эффекты объёма проявляются для электронов s-орбитали, максимальная электронная плотность для которых достигается в ядре.

Примечания

1. Изотопический сдвиг  (неопр.). Физическая энциклопедия. Дата обращения: 24 декабря 2021. Архивировано 1 декабря 2021 года.
2. Perturbations of levels (англ.). Encyclopedia Britannica. Дата обращения: 24 декабря 2021. Архивировано 24 декабря 2021 года.
3. Tatum J. Stellar Atmospheres. 7.19: Isotope effects (англ.). Physics LibreTexts (18 мая 2017). Дата обращения: 24 декабря 2021. Архивировано 24 декабря 2021 года.
4. Бродский А. И. Химия изотопов. — М., 1957. — С. 249. — 597 с. Архивировано 24 декабря 2021 года.