| 13986122 15360 8522 910 1нию англ, учёного Ф. Содди, стали называть И.
После того как И. были обнаружены у тяжёлых радиоактивных элементов, начались поиски И. у стабильных элементов. В 1913 англ, физик Дж. Том-сон обнаружил И. у неона. Разработанный им метод парабол позволял определить отношение массы иона к его заряду по отклонению в параллельно направленных электрическом и магнитном полях тонкого пучка положительных ионов, получаемых в высоковольтном электрич. разряде (см. Масс-спектрометры). Наряду с атомами 20Ne Том-сон наблюдал небольшую примесь более тяжёлых атомов. Однако убедительных доказательств того, что вторая компонента более тяжёлых атомов является И. неона, получено не было. Лишь с помощью первого масс-спектрографа, построенного в 1919 англ, физиком Ф. Астоном, были получены надёжные доказательства существования двух И. 20Ne и 22Ne, относит, содержание (распространённость) к-рых в природе составляет приблизительно 91% и 9% . В дальнейшем был обнаружен изотоп 21Ne с распространённостью 0,26%, И. хлора, ртути и ряда др. элементов. Примерно к 1940 изотопный анализ был осуществлён для всех существующих на Земле элементов. В результате этого были выявлены и идентифицированы практически все стабильные и долгоживущие радиоактивные И. природных элементов.
В 1934 И. Кюри и Ф. Жолио получили искусств, путём радиоактивные И. азота (13N), кремния (28Si) и фосфора (30P), отсутствующие в природе. Этими экспериментами они продемонстрировали возможность синтеза новых радиоактивных нуклидов. В последующие годы с помощью ядерных реакций под действием нейтронов и ускоренных заряженных частиц было синтезировано большое число радиоактивных И. известных элементов, а также получено ок. 20 новых элементов. Известно 276 стабильных И., принадлежащих 81 природному элементу, и ок. 1500 радиоактивных И. 105 природных и синтезированных элементов.
Анализ соотношений между числами нейтронов и протонов для различных И. одного и того же элемента показывает, что ядра стабильных И. и радиоактивных И., устойчивых по отношению к бета-распаду, содержат на каждый протон не менее одного нейтрона. Исключение из этого правила составляют лишь два нуклида -1H и 3He. По мере перехода ко всё более тяжёлым ядрам отношение числа нейтронов к числу протонов в ядре растёт и достигает 1,6 для урана и трансурановых элементов.
Элементы с нечётным Z имеют не более двух стабильных И. Как правило, число нейтронов N в таких ядрах чётное, и, следовательно, массовое число А - нечётное. Большинство элементов с чётным Z имеет несколько стабильных И., из к-рых не более двух с нечётным А. Наибольшее число И. (10) имеет олово, 9 И.- у ксенона, 8- у кадмия и теллура. Многие элементы имеют 7 И.
Такие широкие вариации в числе стабильных И. у различных элементов обусловлены сложной зависимостью энергии связи ядра от числа протонов и нейтронов в ядре. По мере изменения числа нейтронов N в ядре с данным числом протонов Z энергия связи ядра и его устойчивость по отношению к различным типам распада меняются. При добавлении нейтронов ядро становится неустойчивым по отношению к испусканию электрона с превращением одного нейтрона в ядре в протон (см. Ядро атомное). Поэтому нейтронообогащённые И. всех элементов [1007-90.jpg] -активны (см. Бета-распад). Наоборот, при обеднении нейтронами ядро получает возможность или захватить электрон из оболочки атома, или испустить позитрон. При этом один протон превращается в нейтрон и оптимальное соотношение между числом протонов и нейтронов в ядре восстанавливается. Нейтронообед-нённые И. всех элементов испытывают или электронный захват или позитрон-ный распад. У тяжёлых ядер наблюдаются также альфа-распад и самопроизвольное (спонтанное) деление ядер. Получение нейтроноизбыточных И. элементов возможно неск. способами. Один из них - реакция захвата нейтронов ядрами стабильных И. Другой - деление тяжёлых ядер под действием нейтронов или заряженных частиц, в результате к-рого из одного тяжёлого ядра с большим относительным содержанием нейтронов образуются два нейтррнообога-щённых ядра. Нейтронообогащённые И. лёгких элементов эффективно образуются в реакциях многонуклонного обмена при взаимодействии ускоренных тяжёлых ионов с веществом. Синтез нейтроно-дефицитных И. осуществляется в ядерных реакциях под действием ускоренных заряженных лёгких частиц или тяжёлых ионов.
Все стабильные И. на Земле возникли в результате ядерных процессов, протекавших в отдалённые времена, и их распространённость зависит от свойств ядер и от первоначальных условий, в к-рых происходили эти процессы. Изотопный состав природных элементов на Земле, как правило, постоянен. Это объясняется тем, что он не подвергается Значит, изменениям в хим. и физ. процессах, протекающих на Земле. Однако небольшие колебания в относительной распространённости И. всё же наблюдаются для лёгких элементов, у к-рых различие в массах атомов И. относительно велико. Эти колебания обусловлены изменением изотопного состава элементов (фракционированием И.), происходящим в результате диффузии, изменения агрегатного состояния вещества, при нек-рых хим. реакциях и др. процессах, непрерывно протекающих в атмосфере и земной коре (см. Изотопов разделение, Изотопные методы в геологии. Изотопный обмен). Изменение изотопного состава элементов, интенсивно мигрирующих в биосфере (H, С, N,O, S), связано и с деятельностью живых организмов.
Для нуклидов, образующихся в результате радиоактивного распада, напр. для И. свинца, различное содержание И. в разных образцах обусловлено разным первоначальным содержанием их родоначальников (U или Th) и разным геол. возрастом образцов (см. Геохронология, Macс-спектроскопия, Радиоактивность).
Единство образования тел Солнечной системы позволяет думать, что изотопный состав элементов земных образцов характерен для всей Солнечной системы в целом (при наличии известных колебаний). Метеоры и глубокие слои земной коры показывают примерно одинаковое отношение 16О/18О Астрофизические исследования обнаруживают отклонения изотопного состава элементов, составляющих звёздное вещество и межзвёздную среду, от земного. Напр., для углеродных R-звёзд отношение 12С/13С изменяется от 4-5 до земного значения.
Возможность примешивать к природным хим. элементам их радиоактивные И. позволяет следить за различными хим. и физ. процессами, в к-рых участвует данный элемент, с помощью детекторов радиоактивных излучений. Этот метод получил широкое применение в биологии, химии, медицине, а также в технике. Иногда примешивают стабильные И., присутствие к-рых обнаруживают в дальнейшем масс-спектральными методами (см. Изотопные индикаторы).
Важной проблемой является выделение отд. И. из их природной или искусственно полученной смеси или обогащение этой смеси к.-л. И.
Лит.: Астов Ф. В., Масс-спектры и изотопы, пер. с англ., М., 1948; Кравцов В. А., Массы атомов и энергии связи ядер, М., 1965; Lederer С. М., Hollander J. М., Per 1m an I., Table of isotopes, 6 ed., N. Y.-[a. o.], 1967.
H. И. Тарантин.
ИЗОТРОПИЯ, изотропность (от изо... и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физ. свойств среды по всем направлениям (в противоположность анизотропии). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физ. свойствам. У кристаллов большинство физ. свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла, тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэфф. теплового расширения и т. д.- изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны; см. Кристаллофизика, Кристаллы).
Однородные поликристаллы обычно изотропны в отношении всех свойств, если рассматривать их свойства в объёме, значительно большем, чем величина зерна. М. П. Шасколъская.
ИЗОТРОПНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, воображаемая антенна, излучающая во все направления электромагнитную энергию одинаковой интенсивности. И. и. обладает круговой диаграммой направленности в любой плоскости (см. Направленности антенны диаграмма). В антенной технике И. и. принимается в качестве эталона при сравнительной оценке направленных свойств различных антенн, в частности при определении их коэфф. направленного действия (см. Направленного действия коэффициент). Созданию антенн, близких по своим направленным свойствам к И. и., уделяется большое внимание, В частности, они необходимы для использования на искусств, спутниках Земли, не стабилизированных в пространстве. Такие антенны позволяют обеспечить устойчивую связь со спутником при изменении его положения в пространстве.
ИЗОФАЗЫ солнечного затмения (от изо... и фаза), изолинии одинаковых значений наибольшей фазы затмения. И. используются при подготовке наблюдений солнечных затмений.
ИЗОФЕНЫ (от изо... и греч. phaino - являю, показываю), изолинии одновременного наступления к.-л. фенологич. явления, напр, зацветания растений (в этом случае их наз. изоантами). См. также Фенология.
ИЗОФЕРМЕНТЫ, изоэнзимы, изозимы, разные структурные формы ферментов, обладающие каталитич. активностью одного типа; встречаются у организмов одного вида (или в одной ткани). И. катализируют одну и ту же реакцию, но различаются аминокислотным составом, нек-рыми физич., иммунология, и каталитич. свойствами. И. состоят из неск. полипептидных цепей (субъединиц), к-рые, комбинируясь различными способами, образуют четвертичную структуру фермента (см. Белки). Так, из организма цыплёнка выделены две формы фермента лактатдегидрогеназы, одна из к-рых характерна для скелетных мышц, другая - для сердечной мышцы. Всего у цыплят, а также в др. организмах обнаружено 5 изоформ этого фермента; каждая такая форма (тетрамер) построена из 4 белковых субъединиц двух типов. И. могут быть разделены с помощью электрофореза. У организмов одного вида (или в одной ткани) И. составляют характерный набор - "спектр", к-рый может меняться при патологич. изменениях тканей (чем пользуются в диагностике) и в процессе онтогенеза.
Лит.: Уилкинсон Дж., Изоферменты, пер. с англ., М., 1968. Е.В.Петушкова.
ИЗОФОТ (от изо... и греч. phos, род. падеж photos - свет), линия на поверхности, соединяющая точки с равной освещённостью, выраженной в фотах. Термин "И." принят в Великобритании.
ИЗОХИНОЛИН, бесцветные кристаллы со слабым запахом миндаля; tпл 24,5 0C, tкип 243 0C. И. плохо растворим в холодной воде, в органич. растворителях - хорошо. Он содержится в небольшом количестве в каменноугольном дёгте, откуда его выделяют вместе с хинолином.И.- более сильное основание, чем хинолин. Важнейший метод получения И. и его производных - циклодегидратация бета-фенилэтиламидов кислот C6H5CH2CH2NHCOR (реакция Бишлера - Напиральского) с последующим дегидрированием образующихся 3,4-дигидроизохинолинов. Изохинолино-вое ядро входит в структуру ряда важных алкалоидов (папаверина, морфина, кодеина, курарина и др.).
[1008-1-1.jpg]
ИЗОХОРА (от изо... и греч. chora - занимаемое место, пространство), линия на диаграмме состояния, изображающая процесс, происходящий в системе при постоянном объёме (изохорный процесс). Наиболее простым является ур-ние И. для идеального газа р/Т = const, где р - давление, Т - темп-pa газа.
ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в физич. системе при постоянном объёме. В газах и жидкостях И. п. осуществить легко, для этого до статочно их поместить в герметически запаянный жёсткий сосуд, не меняющий своего объёма. При И. п. механич. работы, связанной с изменением объёма тела, не совершается; изменение внутренней энергии тела происходит только за счёт поглощения или выделения тепла. С изменением темп-ры газа (жидкости) изменяется его давление. В идеальном газе при И. п. давление пропорционально темп-ре (закон Шарля). В неидеальном газе закон Шарля не соблюдается, т. к. часть сообщённой газу теплоты идёт на увеличение энергии взаимодействия частиц. Осуществить И. п. в твёрдом теле технически значительно сложнее. Из-за малой сжимаемости практически любой изотермический процесс в твёрдом теле является почти изохорным, вплоть до давлений порядка нескольких десятков килобар (~109 н/м2).
ИЗОХРОННОСТЬ КОЛЕБАНИЙ, независимость периода собственных колебаний к.-л. колебательной системы от амплитуды этих колебаний. И. к.- характерное свойство линейных систем, но для достаточно малых амплитуд соблюдается и в нелинейных системах (напр., колебания маятника практически можно считать изохронными, пока амплитуда его угловых отклонений достаточно мала).
ИЗОХРОНЫ (от изо... и греч. chronos - время), изолинии одновременности того или иного явления. В метеорологии рассматривают И. различных ме-теорологич. элементов, напр, перехода темп-р воздуха через О °С в ср. многолетнем выводе. В астрономии строятся И. солнечных затмений, соответствующие началу или концу частного затмения, наибольшей фазе и др. И. начала и конца частного затмения являются контурами лунной полутени и наглядно показывают её продвижение по земной поверхности.
ИЗОЦИАНАТЫ, эфиры изоциановой кислоты, R - N = C = O, где R - алифатический, ароматический, алкил-ароматический или гетероциклический радикал. И.- бесцветные или слабоокрашенные жидкости либо кристаллические вещества (см. таблицу). В зависимости от числа NCO-групп в молекуле (одна, две, три и более) И. делят на моно-, ди-, три- и т. д. изоцианаты. И. характеризуются высокой реакционной способностью. Они легко взаимодействуют с соединениями, содержащими подвижный атом водорода. Так, моноизо-цианаты с аммиаком и аминами образуют производные мочевины (1), со спиртами [1008-2-1.jpg]- замещённые уретаны (2):
И. димеризуются и тримеризуются, давая, напр., изоцианураты
[1008-2-2.jpg]
Диизоцианаты с диолами или диаминами образуют соответственно полиуре-таны или полимочевины, напр.
[1008-2-3.jpg]
Осн. пром. способ получения И.- фосгенирование первичных аминов или их хлоргидратов в жидкой или паровой (в случае низкокипящих аминов) фазе:
[1008-2-4.jpg]
Свойства и применение некоторых наиболее важных изоцианатов
[1008-2-5.jpg]
Темп-pa плавления, 0С
Темп-pa кипения, °С (давление в мм рт. ст. *)
Плотность при 20 0С, г/см3
Применение
[1008-2-6.jpg]
-
60(760)
0,90
[1008-2-7.jpg]
-67
127(10)
1,046
Производство эластомеров, покрытий, волокон, лакокрасочных материалов
[1008-2-8.jpg]
-33
166(760)
1,1
[1008-2-9.jpg]
31-32
78(10)
-
Синтез гербицидов
[1008-2-10.jpg]
22 (темп-pa замерзания)
121(10)
1,2178
Производство пенополиуретанов, эластомеров, лакокрасочных материалов
[1008-2-11.jpg]
40-41
156-158(0,1)
1,19 (при 50° С)
То же
[1008-2-12.jpg]
103-105
175-176(2,0)
-
" "
[1008-2-13.jpg]
|
