同位素交换反应英文解释翻译、同位素交换反应的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 isotope exchange reaction

分词翻译：

同位素的英语翻译：

isotope; isotopes
【化】 isotope; isotopes
【医】 isotope

交换反应的英语翻译：

【化】 exchange reaction; permutoid reaction

专业解析

同位素交换反应（Isotope Exchange Reaction）是指同种元素的不同同位素原子在化学物种之间发生位置互换的化学反应。这类反应的特点是反应前后体系的化学组成和化学性质不变，仅同位素组成发生改变。以下是详细解释：

一、基本概念与定义

同位素交换反应可表示为：

$$ ce{AX + BX^ <=> AX^ + BX} $$

其中：

( ce{X} ) 和 ( ce{X^*} ) 表示同一元素的轻、重同位素（如 ( ce{H} ) 与 ( ce{H} )）；
( ce{A} )、( ce{B} ) 为不同化学基团（如分子、离子或配体）。
反应通过化学键的断裂与重组实现同位素原子交换，最终达到热力学平衡。

二、反应特征

化学平衡性
反应前后总化学物质种类不变，仅同位素分布改变，遵循质量守恒定律。

动力学同位素效应
轻、重同位素因质量差异导致反应速率不同（如 ( k{ce{H}}/k{ce{D}} > 1 )），常用于研究反应机制。

可逆性
多数交换反应可逆，最终达到同位素平衡分布。

三、反应机制与类型

根据化学键变化方式可分为：

解离机制
分子解离为自由基或离子，再与同位素结合（如 ( ce{H2 + D2 -> 2HD} )）。

缔合机制
形成中间过渡态（如 ( ce{CH4 + D2O -> CH3D + HDO} )）。

电子转移机制
常见于氧化还原体系（如 ( ce{Fe^{2+} + Fe^{3+} <=> Fe^{3+} + Fe^{2+}} )）。

四、应用领域

示踪技术
用放射性同位素（如 ( ce{^{14}C} )）标记分子，追踪生物代谢路径。

动力学研究
测定化学键断裂速率（如酶促反应中 ( k{ce{H}}/k{ce{D}} ) 分析）。

同位素分离
用于重水（( ce{D2O} )）生产或核燃料处理。

地质年代测定
通过氧同位素（( ce{^{18}O/^{16}O} )）交换研究矿物形成温度。

五、实例说明

以水中的氢-氘交换为例：

$$ ce{H2O + D2O <=> 2HDO} $$

该反应需催化剂（如酸、碱）加速，平衡常数 ( K approx 3.8 )（25°C），表明HDO为优势产物。

参考文献

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Isotope Exchange Reaction. 术语库链接
National Institute of Standards and Technology (NIST). Isotope Effects in Chemical Reactions. NIST化学手册
Wang, Y. Isotope Exchange Methods in Kinetic Studies. Chemical Reviews, 2018. DOI:10.1021/acs.chemrev.7b00437
Urey, H.C. The Thermodynamic Properties of Isotopic Substances. Journal of Chemical Physics, 1947. 经典论文

网络扩展解释

同位素交换反应是指在不改变体系化学组成和物理状态的前提下，同一元素的不同同位素原子在不同分子、相或分子内部发生重新分配的过程。以下是详细解释：

1.基本定义

同位素交换反应的核心特征是同位素原子重新分配，而物质本身的化学性质、浓度及物理状态均不发生变化。例如，水（H₂O）与重水（D₂O）混合时，可能发生氢同位素交换，生成HDO分子。

2.反应机理

根据反应机制可分为两类：

电离机理：分子先解离为离子或自由基，复合时发生同位素重新分配。例如：
$$text{H}_2 + text{D}_2 rightleftharpoons 2text{HD}$$
通过H₂和D₂的解离与重组实现氢同位素交换。
缔合机理：分子通过形成中间配合物实现同位素交换。例如CO₂与¹³CO₂的交换可能通过短暂缔合中间体完成。

3.分类

按相态：
- 均相交换：发生在同一相内（如气相或液相），通过解离、缔合或电子转移实现。
- 多相交换：涉及不同相（如气-液、固-液），需同位素原子跨相迁移。
按复杂度：
- 简单交换：每个分子仅一个原子参与交换（如H₂与D₂的交换）。
- 复杂交换：同一分子中多个同位素原子参与，但位置相同（如CO₂中两个氧原子同时交换）。

4.反应速率影响因素

分子结构：结构对称的分子（如H₂）交换速率快，复杂分子（如有机物）可能需催化剂。
温度与催化剂：高温或催化剂可加速慢反应，如某些金属催化氢同位素交换。

5.应用

同位素分离：通过化学交换法（如气-液交换）富集特定同位素（如铀浓缩）。
地质与生物研究：通过同位素分馏效应追踪化学反应路径或环境变化。

如需更完整的机理案例或应用场景，可参考（搜狗百科）和（PPT课件）。