На главную
Содержание

ИЗОЛЯЦИОНИЗМ-ИЗОТОПЫ


Поиск по энциклопедии:

"ИЗОЛЯЦИОНИЗМ" СШA, термин, использовавшийся (с сер. 19 в.) преим. для обозначения направления во внеш. политике США, в основе к-рого лежит идея невовлечения в европ. дела и вообще в вооруж. конфликты вне амер. континента. Теория и практика "И.", возникновение к-рого восходит к периоду Войны за независимость в Северной Америке 1775- 1783, складывались под влиянием ряда факторов: географическая обособленность Амер. континента, создание в США ёмкого внутр. рынка, способствовавшего тому, что значит, часть буржуазии мало интересовалась заокеанской экспансией; относительная воен. и экономич. слабость США в первые десятилетия после их создания. Ранний "И." являлся своеобразным отражением амер. национализма, он сыграл существенную роль в ограждении США от вмешательства монархия. Европы, прежде всего Великобритании, стремившейся к восстановлению утраченных позиций на Американском континенте. Применяемые фактически только в отношении Европы принципы "И." не означали политич., а тем более экономич. изоляции США вообще. Руководители амер. внеш. политики усматривали практич. смысл "И." в том, чтобы с выгодой для себя использовать противоречия между европ. державами, отказавшись от заключения с ними долговременных военно-политич. союзов и провозгласив нейтралитет США в войнах в Европе (впервые в 1793), но отходя от него в крупнейших мировых вооруж. конфликтах. T. о., практика "И." порождала политику "свободы рук". Изоляционистские принципы и связанная с ними доктрина Монро (см. Монро доктрина) явились колыбелью панамериканизма, они послужили ширмой для прикрытия экспансионистских устремлений США в Лат. Америке. С вступлением США в эпоху империализма монополистич. круги стремились использовать принципы "И." для расширения экспансии на др. р-ны мира, употребляя в этих целях новые возможности, обусловленные перешедшим к США мировым пром. превосходством. В 1920-х гг. "И." США ассоциировался с отказом от ратификации Версальского мирного договора 1919 и участия в Лиге Наций, повышением тарифов, строгими иммиграционными законами. Крупной вспышкой изоляционистских настроений ознаменовались 1930-е гг.; проведённое под флагом невмешательства в европ. дела законодательство о нейтралитете (1935-37) было использовано амер. реакцией в целях "умиротворения" фаш. агрессоров и тем самым способствовало развязыванию 2-й мировой войны 1939-45. После 2-й мировой войны "И." (в его традиц. понимании) перестал играть существенную роль в политике США.

С конца 19 в. термин "И." применяется также для обозначения широкого обществ, движения, в основе к-рого лежало стремление избежать участия в войнах вне Амер. континента (т.н. "изоляционизм масс"). Являясь одной из форм анти-воен. движения и протеста против экспансии монополий США, "изоляционизм масс" получил значит, распространение после 1-й мировой войны, проявляясь в поддержке идеи между нар. сотрудничества в интересах сохранения мира, а также в распространении нейтралистских иллюзий в период "законодательства о нейтралитете". Однако с расширением агрессии фаш. гос-в оппозиция масс войне теряла пацифистскую и "изоляционистскую" (в смысле отрешённости от мировых событий) окраску и всё более принимала антифаш. характер, становясь питательной почвой для выступлений за оказание активного противодействия фашизму.

В сер. 1950-х и в конце 1960-х гг. в обществ, жизни США отмечались вспышки изоляционистских настроений, получившие назв. "неоизоляционизма", к-рые были вызваны усиливающейся конкуренцией др. развитых капиталистич. стран, недовольством различных социальных слоев экспансионистской внешней политикой правящих кругов США и рядом др. причин. "Неоизоляционизм" нашёл, в частности, выражение в критике (с либеральных позиций) НАТО и др. военных союзов капиталистич. стран, в выступлениях против чрезмерного внимания к внешвей политике (в ущерб внутр. проблемам), в требованиях сократить воен. помощь др. гос-вам, "уйти из Европы", прекратить агрессивную войну в Юго-Вост. Азии и др. Д. Г. НаджаФов.

ИЗОЛЯЦИОННО-ПРОПУСКНОЙ ПУНKT, учреждение, предназначенное для медико-санитарного и противоэпи-демич. обеспечения организованных групп гражд. населения и воинских контингентов. Создаются на ж.-д. станциях, в портах. И.-п. п. состоит из помещения для приёма больных, сан. пропускника с дезинфекц. камерами, прачечного отделения, изолятора для инфекц. больных и лиц, подозрительных на инфекц. заболевания, лаборатории, аптеки, кухни и подсобных помещений. Территория И.-п. п. должна быть изолированной от жилых домов, производственных предприятий и служебных помещений, иметь подъездные пути (железнодорожные, шоссе, грунтовые дороги), водоснабжение, канализацию, освещение. Задачами И.-п. п. являются выявление больных и лиц, подозрительных на инфекц. заболевания, сан. обработка людских контингентов, дезинфекция и дезинсекция белья, одежды и пр., дезинфекция, дезинсекция и дератизация транспорта, оказание леч. помощи больным, выявление лиц, находившихся в контакте с больными, и установление за ними мед. наблюдения, организация иммунизации и др. мер экстренной профилактики.
 

ИЗОЛЯЦИЯ (от франц. isolation - отделение, разобщение) (биол.), ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания (панмиксия) разных форм организмов; один из элементарных факторов эволюции. Ч. Дарвин на примере островных фаун и флор показал роль И. в возникновении, расширении и углублении различии между близкими формами живых организмов. Если какая-либо, чаще периферическая, часть исходной популяции изолируется к.-л. геогр. преградами, то со временем эта часть популяции может превратиться в самостоятельный вид. Такой географический (аллопатрический; см. Аллопатрия) способ видообразования, по мнению мн. биологов, - единственный или, во всяком случае, главный путь видообразования. В макроэволюцион-ном плане (см. Макроэволюция) И. обусловливается нескрещиваемостью разных видов, т. е. преим. носит характер репродуктивной И. В микроэволюционном плане (см. Микроэволюция), T. е. на внутривидовом уровне, различают 2 осн. группы И.: территориально- механическую, к к-рой относятся все случаи возникновения преград между разными частями населения или разными популяциями (напр., водные барьеры для сухопутных и суша для водных организмов, горы для долинных и долины для горных видов и др.), и биологическую, которая подразделяется на 3 подгруппы: а) экологическая И. - индивиды двух или большего числа биотипов редко или совсем не встречаются в течение репродукционного периода; б) морфо-физиологическая И. - копуляция затруднена или невозможна по морфологическим или этологическим (поведенческим) причинам; в) собственно генетическая И., обусловленная неполноценностью (снижение жизнеспособности, плодовитости или полная стерильность) гибридов, полученных в результате соответствующих скрещиваний. Все виды И. могут оказывать на популяции различное давление, т. к. любая форма И. может быть количественно выражена в разной степени. Территориально-механическая И. (на больших территориях - географическая) приводит к аллопатрич. формообразованию и при достаточно длительном действии обычно вызывает появление к.-л. формы биологической И. Случаи первичного возникновения биол. И. могут повести к симпатрическому формообразованию (см. Симпатрия).

Лит.: Дарвин Ч., Происхождение видов путём естественного отбора. Соч., т. 3, М.- Л., 1939; Гептнер В. Г., Общая зоогеография, M., 1936; ЭрлихП. и Холм Р., Процесс эволюции, пер. с англ., M., 1966; Шмальгаузен И. И., Факторы эволюции, 2 изд., M., 1968; Тимофеев-Ресовский H. В., Воронцов H. H., Яблоков А. В., Краткий очерк теории эволюции, M, 1969; Шмальгаузен И. И., Проблемы дарвинизма, 2 изд., Л., 1969.

В. Г. Гептнер, H. В. Тимофеев-Ресовский.
 

ИЗОЛЯЦИЯ больных, противоэпидемич. мероприятие, состоящее в разобщении с окружающими людьми инфекц. больных и подозрительных на инфекц. заболевание с целью предупреждения дальнейшего распространения болезни. И. больных может быть проведена в стационарных леч. учреждениях (госпитализация) или на дому. В СССР предусмотрена обязательная госпитализация лиц, у к-рых заподозрены или диагностированы чума, холера, оспа, сыпной, возвратный, брюшной тифы, паратифы, дизентерия, вирусный гепатит, дифтерия и др. Госпитализация осуществляется спец. санитарным транспортом. Больные гриппом, корью, коклюшем и нек-рыми др. инфекц. болезнями при наличии отд. комнаты, обеспечении квалифицированным уходом и текущей дезинфекцией могут быть изолированы на дому. В санаториях, домах отдыха, детских оздоровительных учреждениях, детских садах и яслях, а также в неинфекционных (терапевтическое, хирургическое, педиатрическое и др.) отделениях больниц для И. больных оборудуется спец. помещение - изолятор. Лица, контактировавшие с больными особо опасными инфекциями (чума, холера, оспа), также подлежат И. на срок, равный инкубационному периоду. При др. инфекц. болезнях применяется частичная И. больных, осуществляемая на разные сроки (см. таблицу). О. Г. Фролова. И. больных животных осуществляется с целью профилактики, борьбы и ликвидации заразных болезней. Изолируют животных больных, подозрительных по заболеванию, в отд. случаях - подозреваемых в заражении. Важна своевременность И. больных животных. Подлежащих И. животных переводят в специально оборудованное помещение - изолятор. И. явно больных может быть групповой, а подозрительных по заболеванию - только индивидуальной. Строгость И. зависит от степени заразительности болезни. Обязательно изолируют животных, больных ящуром, сибирской язвой и нек-рыми другими болезнями.
 
Сроки изоляции больных с наиболее распространёнными инфекционными болезнями
Название болезни
Сроки изоляции больных
Брюшной тиф, паратифы
Для лечившихся антибиотиками - до 23 суток после установления нормальной темп-ры. Работники пищевой пром-сти, водоснабжения, обществ, питания, детских учреждений, больниц допускаются к работе через 30 суток после выписки из лечебного учреждения при трёхкратном отрицательном результате бактериологич. исследования мочи, кала и однократном - содержимого двенадцатиперстной кишки
Дизентерия бактериальная
До клинического выздоровления и трёхкратного (с промежутками 1-2 суток) отрицательного бактериологич. исследования кала. Работников водоснабжения, пищевой пром-сти, обществ, питания, больниц и детских учреждений выписывают после трёхкратного отрицат. результата бактериологич. исследования кала и ректороманоскопии
Вирусный гепатит
До клинического выздоровления, но не менее 21 суток от появления желтухи или 30 суток от начала болезни
Полиомиелит
40 суток
Сыпной тиф
12 суток после падения темп-ры
Туляремия
До выздоровления
Дифтерия
До выздоровления, после двухкратного отрицат. результата бактериологич. исследования отделяемого зева и носа (с 3-суточным интервалом)
Корь
До 5 суток с момента появления сыпи
Коклюш
До 40 суток от начала заболевания или 30 суток после появления судорожного кашля
Скарлатина
До 21 суток от начала заболевания (при отсутствии осложнений - до 15 суток)
Ветряная оспа
До 7 суток с момента появления сыпи
Эпидемический паротит (свинка)
До 9 суток от начала заболевания

 
 

ИЗОЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ, предназначена для предотвращения образования электрич. контакта между частями электротехнич. установки, находящимися под различными электрич. потенциалами. И. э. характеризуется электрич. прочностью, объёмным и поверхностным электрич. сопротивлениями, диэлектрич. потерями, короностойко-стью, нагрево- и морозостойкостью, ме-ханич. прочностью и др. (см. Электроизоляционные материалы). Выбор диэлектриков для И. э. зависит от условий её эксплуатации. Напр., для изоляции электрич. машин (генераторов, двигателей) определяющее значение имеет на-гревостойкость; в этом случае И. э. чаще всего изготавливают из слюды. Для изоляции воздушных линий электропередачи особенно важны влагостойкость и механич. прочность, наиболее подходящие материалы - фарфор и стекло. В радиотехнич. устройствах И. э. выполняется обычно из материалов, обладающих минимальными диэлектрич. потерями и макс, объёмным и поверхностным электрич. сопротивлениями. В трансформаторах, электрич. конденсаторах и кабелях применяют комбинированную И. э., состоящую из минерального масла и пропитанной им целлюлозы (бумаги, электрокартона, прессшпана).

Габариты изоляционной конструкции (см. Изолятор) определяются рабочим напряжением установки и длительной прочностью И. э. при заданном сроке службы. Если на установке могут возникать перенапряжения (кратковременные повышения напряжения), то конструкция и габариты И. э. определяются также амплитудой возможных перенапряжений и кратковременной электрич. прочностью.

Лит.: Богородицкий H. П., Пасынков В. В., Тареев Б. M., Электротехнические материалы, 4 изд., M.- Л., 1961; Козырев H. А., Изоляция электрических машин и методы ее испытания, М.- Л., 1962; Артемьев Д. E., Тиходеев H. H., Щур С. С., Координация изоляции линий электропередачи, М.- Л., 1966: Сапожников А. В., Уровни изоляции электрооборудования высокого напряжения, M-, 1969. Д. В. Разевш.

ИЗОМЕРАЗЫ, класс ферментов, катализирующих внутримолекулярные перемещения различных групп, в т. ч. и реакции взаимного превращения различных изомеров. И., катализирующие взаимопревращения стереоизомеров, наз. рацемазами или эпимеразами ъ зависимости от числа центров асимметрии в молекуле субстрата (см. Изомерия). К И. относятся также цис-транс-изомеразы, внутримолекулярные оксидоредук-тазы, внутримолекулярные трансферазы, внутримолекулярные лиазы. Иногда ферменты, катализирующие перенос к.-л. групп от одного участка молекулы к др., наз. мутазами.
 

ИЗОМЕРИЗАЦИЯ, превращение какого-либо хим. соединения в его изомер. При И. могут изменяться углеродный скелет молекулы, характер функциональных групп и их положение, может происходить сужение или расширение цикла и т. д. Так, насыщенные углеводороды нормального строения при действии хлористого алюминия (AlCb) превращаются в углеводороды изостроения (напр., 1007-6.jpg бутан - в изобутан):

Эти превращения происходят при переработке нефти (процессы - крекинг, пиролиз, риформинг) и приводят, в частности, к получению бензинов с высоким октановым числом. Циклогексаноно-ксим под действием кислот изомеризует-ся в капролактам - исходный продукт для получения синтетич. волокна капрон (см. Полиамидные волокна):

1007-7.jpg

Эта И.- частный случай бекмановской перегруппировки. Среди др. практически важных процессов И.- превращение окиси этилена в ацетальдегид, изомеризация о- и м-ксилолов в n-ксилол, окислением к-рого получают терефталевую кислоту, превращение гидразобензола в бензидин и др. Понятие изомеризации включает также взаимные превращения геометрии, изомеров, напр, малеиновой (I) и фумаровой (II) к-т: и многочисл. случаи рацемизации оптически деятельных веществ (см. Стереохимия). Б. Л. Дяткин.

1007-8.jpg
 

ИЗОМЕРИЯ (от изо... и греч. 1007-9.jpg- доля, часть) химических соединений, явление, заключающееся в существовании веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и вследствие этого по физическим и химическим свойствам. Такие вещества называются изомерами.

И. открыта в 1823 Ю. Либихом, показавшим, что серебряная соль гремучей к-ты Ag-О-N = C и изоцианат серебра Ag-N = C = O имеют один и тот же состав, но совершенно разные свойства. Термин "И." предложен в 1830 И. Берцелиусом. Особенно распространена И. среди органич. соединений. Явление изомерии было успешно объяснено теорией хим. строения, разработанной в 60-х гг. 19 в. A. M. Бутлеровым.

Различают два осн. вида И.: структурную и пространственную (стереоизо-м е р и ю). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связей между атомами в молекуле; стереоизо-меры - расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

Структурная И. подразделяется на несколько разновидностей. И. скеле-т а обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Так, может существовать только один нециклический насыщенный углеводород с тремя атомами С - пропан (I). Углеводородов такого же типа с четырьмя атомами С может быть уже два: и-бутан (II) и изобутан (III), а с пятью атомами С - три: н-пентан (IV), изопентан (V) и нео-пентан (VI):

1007-10.jpg

Для углеводорода C20H42 возможно уже 366 319 изомеров.

И. положения обусловлена различным положением к.-л. реакцион-носпособной группы (функциональной группы, заместителя) при одинаковом углеродном скелете молекул. Так, пропану соответствуют два изомерных спирта: н-пропиловый (VII) и изопро-пиловый 1007-11.jpg (VIII):

Важную роль играет И. положения у соединений ароматич. ряда, т. к. положение заместителей в бензольном ядре - один из гл. факторов, определяющих реакционную способность вещества. Напр., о-динитробензол (IX) и га-дини-тробензол (X) легко реагируют с аммиаком, тогда как м-динитробензол (XI) в реакцию с NH3 не вступает.

1007-12.jpg

В ряду алифатич. простых эфиров, сульфидов и аминов существует спец. вид И.- метамерия, обусловленная различным положением гетероато-ма в углеродной цепи. Метамерами являются, напр., метилпропиловый (XII) и диэтиловый (XIII) эфиры:

1007-13.jpg

Термин "метамерия" применяется всё реже.

И. непредельных соединений может быть вызвана различным положением кратной связи, как, напр., в бутене-1 (XIV) и бутене-2 (XV), в винилуксусной (XVI) и кретоновой (XVII) к-тах:

1007-14.jpg

В большинстве случаев структурные изомеры сочетают признаки И. скелета и И. положения, содержат различные функциональные группы и принадлежат к разным классам веществ, вследствие чего они отличаются друг от друга значительно больше, чем рассмотренные выше изомеры веществ одного и того же типа. Напр., изомерами являются пропилен (XVIII) и циклопропан (XIX), окись этилена (XX) и ацетальдегид (XXI), ацетон (XXII) и пропионовый альдегид (XXIII), диметиловый эфир (XXIV) и этиловый спирт (XXV), аллен (XXVI) и метилацетилен (XXVII):

1007-15.jpg

Особым видом структурной И. является таутомерия (равновесная динамическая И.) - существование вещества в двух или более изомерных формах, легко переходящих друг в друга. Так, ацетоуксусный эфир существует в виде равновесной смеси кетонной (XXVIII) и енольной (XXIX) форм:

1007-16.jpg

Пространственная И. подразделяется на два вида: геометрическую И. (или цис-транс-Н.) и оптическую И. Геометрическая И. свойственна соединениям, содержащим двойные связи (C = C, C = N и др.), и неароматич. циклическим соединениям; она обусловлена невозможностью свободного вращения атомов вокруг двойной связи или в цикле. В этих случаях заместители могут быть расположены либо по одну сторону плоскости двойной связи или цикла (цис- положение), либо по разные стороны (транс-положение). Понятия "цмс" и "транс" обычно относят к паре одинаковых заместителей, а если все заместители разные, то условно к одной из пар. Примерами геометрич. изомеров могут служить две формы этилен-1,2-дикарбоновой к-ты - цис-форма, или малеиновая к-та (XXX), и трансформа, или фумаровая к-та (XXXI), а также цис- и торакс-формы циклопропан-1,2-дикарбоновой к-ты (соответственно XXXII и XXXIII):

1007-17.jpg

Для обозначения изомерных соединений, содержащих связи C = N или N = N, часто вместо цис и транс применяют термины соответственно син и анти. Так, в молекуле син-бензальдоксима (XXXIV) атом водорода при углероде и гидроксиль-ная группа при азоте расположены по одну сторону плоскости, проходящей через C = N-CBHSb, а в молекуле анти-бензальдоксима (XXXV) - по разные стороны этой плоскости:

1007-18.jpg

Геометрич. изомеры обычно существенно различаются по физ. свойствам (темп-рам кипения и плавления, растворимости, дипольным моментам, термодинамич. устойчивости и др.). В таблице приведены нек-рые свойства геометрич. изомеров - малеиновой и фумаровой кислот.
 
 
Некоторые физические свойства малеиновой и фумаровой кислот
Свойства
Малеиновая кислота (цис-форма)
Фумаровая кислота (транс-форма)
Темп-pa плавления, 0C
130
286
Растворимость в 100 г воды при

20 0C. г

78,8
0,7
Константа диссоциации при 25 0C (К,)
1,17*10-2
9,3*10-4
Теплота сгорания, кдж/моль (ккал/ моль)
1,35(326)
1,34(320)

Для непредельных соединений возможны переходы цисформы в трансформу и обратно; так, под воздействием небольших количеств иода, галоленоводородов или др. реагентов менее устойчивая, лабильная, форма переходит в более стабильную, тогда как облучение ультрафиолетовым светом способствует обратному превращению. Геометрич. изомеры различаются и нек-рыми хим. свойствами. Так, малеиновая к-та, у к-рой карбоксильные группы пространственно сближены, легко образует ма-леиновый ангидрид тогда как фумаровая к-та ангидрида не даёт.

1007-19.jpg
 

Оптическая И. свойственна молекулам органич. веществ, не имеющим плоскости симметрии (плоскости, разделяю-ц ей молекулу на две зеркально тождественные половины) и не совмещающимся со своим зеркальным отображением (т. е. с молекулой, соответствующей этому зеркальному отображению). Такие асимметричные молекулы обладают оптической активностью - способностью к вращению плоскости поляризации света при прохождении поляризованного луча через кристалл, расплав или раствор вещества.

Оптич. активностью обладают кристаллы нек-рых неорганич. веществ, напр, кварца, однако оптич. активность в этом случае обусловлена асимметрией кри-сталлич. решётки и исчезает при переходе вещества в др. агрегатные состояния. Оптич. И. органич. веществ зависит только от строения молекул и с агрегатным состоянием не связана. Голл. химик. Я. Вант-Гофф впервые предложил (1874) объяснение оптической активности на основе тетраэдрической модели атома углерода.

Чаще всего оптич. активность обусловлена наличием в молекуле асимметрия, атома углерода, т. е. атома углерода, связанного с четырьмя различными заместителями. Примером может служить молочная к-та:1007-20.jpg (асимметрический атом углерода отмечен звёздочкой). Согласно тетраэдрич. модели атома углерода, заместители располагаются в углах правильного тетраэдра, в центре к-рого находится атом углерода:

1007-21.jpg

Как видно из приведённых формул, молекула молочной к-ты ни при каком перемещении в пространстве не может совпасть со своим зеркальным отображением. Эти две формы кислоты относятся друг к другу, как правая рука к левой, и наз. оптич. антиподами (энан-тномерами).

Все хим. свойства оптич. антиподов идентичны ;одинаковы и их физ. свойства, за исключением оптич. активности: одна форма вращает плоскость поляризации света влево [l-или (-)-форма], другая- на тог же по ведичине угол вправо [d-или ( + )-форма]. Ясно, что две формы одного и того же вещества с противоположными знаками вращения имеют зеркально-противоположные конфигурации. Одинаковый знак вращения разных веществ не служит доказательством сходства их конфигураций, а вещества с противоположным знаком вращения могут иметь одинаковые конфигурации, как, напр., левовращающая молочная к-та и её правовращающие эфиры.

Для обозначения геветич. связи веществ применяют знаки L и D, показывающие конфигурационное родство определённого оптически активного вещества с L-или D-глицериновым альдегидом или соответственно с L-или D-глюкозой. Левовращающая молочная к-та оказывается принадлежащей к D-ряду и обозначается как D-(-)-молочная к-та, правовращающая - к L-ряду и обозначается как L-( + )-молочная к-та.

Смесь равных количеств оптич. антиподов ведёт себя как индивидуальное хим. соединение, лишённое оптич. активности и сильно отличающееся по физ. свойствам от каждого из антиподов. Такое вещество наз. рацемическим соединением, или рацематом [d,l- или (1007-22.jpg)-форма]. При всех химич. превращениях, при к-рых образуются новые асимметрич. атомы углерода, всегда получаются рацематы, т. к. вероятности образования правовращающей и левовращающей форм равны.

В случае соединений типа abcC'- -C"def, содержащих два асимметрич. центра, возможны следующие четыре изомера соответственно конфигурации асимметрич. атомов С' и С": левый - левый (I), левый - правый (II), правый- правый (III) и правый - левый (IV):

(А 1007-23.jpg и В обозначают соответственно атомы С' и С").

Формы I и III, II и IV - оптич. антиподы. Формы I и II, I я IV, II и III не являются антиподами, т. к. конфигурации одного асимметрич. центра у них противоположны, а другого совпадают. Такие оптич. изомеры наз. диастерео-изомерами, или диастереомерами. Диа-стереомеры резко различаются по всем важнейшим физ. свойствам. Если же заместители при двух асимметрич. центрах одинаковы, т. е. в случае соединений типа abc-С'-С"-abc [напр., винные кислоты HOOCCH(OH)CH(OH)COOH], формы II и IV совпадут и дадут оптически недеятельную форму (лезо-форму), т. к. оптич. активность одного центра (C') компенсируется равной по величине и противоположной по знаку активностью др. центра (C").

Рацемич. соединения могут быть расщеплены на оптич. антиподы. Для этого обычно используют реакции с оптически активными веществами.

Оптич. И. играет важнейшую роль в биологич. процессах. Оптически активными являются природные аминокислоты, углеводы, алкалоиды и др.

Оптич. И. циклических соединений тесно связана с геометрич. И.; так, mpowc-форма дизамещённого циклического соединения (напр., XXXIII) не совпадает со своим зеркальным отображением.

Хим. методами можно определить относит, конфигурацию вещества, т. е. принадлежность его к D- или Z-ряду. Вопрос же об абс. конфигурации, т. е. о действительном расположении заместителей в пространстве вокруг асимметрич. центра, решается физ. методами - на основании данных дисперсии оптич. вращения и рентгеноструктурного анализа. Оптич. И. может быть обусловлена не только наличием асимметрич. атомов, но и асимметрией молекулы в целом, как, напр., у замещённых алленов и спиранов:

1007-24.jpg

У производных дифенила, имеющих объёмистые заместители в орто-положении, возможно существование оптич. изомеров вследствие затруднённости вращения бензольных колец:

1007-25.jpg

Данный вид оптич. изомерии наз. атропоизомерией (по существу, это частный случай поворотной И.). Поворотная И. обусловлена ограниченным вращением в молекуле атомов или групп атомов вокруг углерод-углеродной (или любой другой) простой связи. Геометрич. формы, к-рые принимает при этом молекула, наз. конформация-м и, а соответствующие структуры - конформерами (конформацион-ными, вращательными, или поворотными изомерами). Существование предпочтительных конформаций связано с взаимодействием валентно не связанных между собой атомов и групп атомов. Теоретически молекула может принимать бесчисленное множество конформаций, однако реализуются обычно немногие, выгодные энергетически. Напр., из всех возможных конформаций этана энергетически наиболее выгодна заторможённая конфор-мация (а), наименее - заслонённая (б):

1007-26.jpg

(заторможенная конформация обладает минимальной энергией, заслонённая - максимальной; у большинства соединений устойчивыми формами являются заторможённые конформации). Разность энергий между конформациями а у. 6 составляет 11,7 кдж/моль (2,8ккал/моль); это энергетический барьер вращения вокруг связи С-С в этане, т. е. энергия, необходимая для перехода из одной устойчивой (заторможённой) конформации в другую. При вращении групп СН3 на 360° друг относительно друга молекула этана трижды принимает каждую из указанных конформации. В этане все три устойчивые конформации идентичны. Для замещённых этанов, напр, для 1,2-дихлорэтана, они уже не все равноценны (возможны две заторможённые конформации и одна заслонённая). Так, тран-соидная конформация (в) выгоднее скошенной, или гош-конформации (г), на 5,02 кдж/моль (1,2 ккал/моль), разность же между энергиями трансоидной (в) и заслонённой (5) конформации составляет 20,93 кдж/моль (5 ккал/моль):

1007-27.jpg

За исключением рассмотренного выше случая атропоизомерии, энергетич. барьеры конформационных переходов недостаточно велики, чтобы поворотные изомеры можно было выделить, однако их можно наблюдать, напр., методами инфракрасной спектроскопии и особенно ядерного магнитного резонанса (часто только при пониженной темп-ре). Исследование конформационных состояний имеет большое значение при изучении физико-хим. свойств веществ и их реакционной способности. См. Конформа-ционный анализ.

Лит.: Илиел Э., Стереохимия соединений углерода, пер. с англ., M., 1965; Te-рентьев А. П., Потапов В. M-, Основы стереохимии, M.- Л., 1964.

Б. Л. Дяткин.
 

ИЗОМЕРИЯ АТОМНЫХ ЯДЕР, существование у нек-рых атомных ядер , метастабильных состояний - возбуждённых состояний с относительно большими временами жизни (см. Ядро атомное). Нек-рые атомные ядра имеют неск. изомерных состояний с разными временами жизни. Понятие И. а. я. возникло в 1921, когда нем. физиком О. Ганом было откоыто радиоактивное вещество уран Z (UZ), к-рое как по хим. свойствам, так и по массовому числу не отличалось от известного тогда урана UX2. Позднее было установлено, что UZ и UX2 - два состояния одного и того же изотопа 231Pa с разными энергией и периодом полураспада. По аналогии с изомерными органич. соединениями

1007-28.jpg

Схемы энергетических уровней радиоак-тивных изотопов 80Br, 234Pa и 192Ir. Изомерч ные состояния ядер обозначены жирной линией, основные состояния - линией со штриховкой. Слева указаны энергии уровней в кэв, справа - спины и периоды полураспада, Р~ означает распад с испусканием электрона, бета - позитрона, ЭЗ - электронный захват, прямые вертикальные стрелки - испускание электронов внутренней конверсии или Т-квантов.

(см. Изомерия химических соединений) UZ и UX2 стали наз. ядерными изомерами. В 1935 Б. В. Курчатовым, И. В. Курчатовым, Л. В. Мысовским и Л. И. Руси-новым было обнаружено изомерное состояние у искусств, радиоактивного изотопа брома 80Br, что послужило началом систематич. изучения И. а. я. Известно большое число изомерных состояний с периодами полураспада от 10-6 сек до многих лет. Одним из наиболее долго-живущих изомеров является 236Np с периодом полураспада 5500 лет.

Распад изомеров чаще всего сопровождается испусканием конверсионных электронов (см. Конверсия внутренняя) или гамма-квантов; в результате образуется ядро того же изотопа, но в более низком энергетич. состоянии. Иногда более вероятным является бета-распад, к-рый приводит к возникновению изотопа др. элемента (рис.). Изомеры тяжёлых элементов могут распадаться путём самопроизвольного деления (см. Ядра атомного деление).

И. а. я. обусловлена особенностями структуры атомных ядер. Изомерные состояния образуются в тех случаях, когда переход ядра из состояния с большей энергией в более низкое энергетич. состояние путём испускания гамма-кванта затруднён. Чаще всего это связано с большим различием в значениях спинов S ядер в этих состояниях. Если при этом различие энергии в двух состояниях невелико, то вероятность испускания гамма-кванта становится малой и, как следствие, период полураспада возбуждённого состояния оказывается большим. Изомеры особенно часто встречаются у ядер в определённых областях значений массовых чисел (острова изомерии). Этот факт объясняет оболочечная модель ядра, к-рая предсказывает существование близких по энергии ядерных уровней с большим различием спинов при определённых значениях чисел протонов

и нейтронов, входящих в состав ядра (см. Ядерные модели). В нек-рых случаях (напр., для 180Hf) возникновение изомеров связано с существенным различием формы ядра в двух близких энергетич. состояниях, что также приводит к уменьшению вероятности гамма-излучения. Лит.: M у хин К. H., Введение в ядерную физику, M., 1963; Мошковский С., Теория мультипольного излучения, в кн.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 3, M., 1969, с. 5. H. H. Делягин.

ИЗOMEPЫ, химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам (хим. и физ.). Подробнее см. Изомерия химических соединений. О ядерных И. см. Изомерия атомных ядер.
 

ИЗОМЕТРИЧЕСКОЕ МЫШЕЧНОЕ СОКРАЩЕНИЕ, сокращение мышцы, выражающееся в усилении её напряжения при неизменной длине (напр., сокращение мышцы конечности, оба конца к-рой закреплены неподвижно). В организме к И. м. с. приближается напряжение, развиваемое мышцей при попытке поднять непосильный груз. Cp. Изотоническое мышечное сокращение.

ИЗОМЕТРИЯ (от изо... и ...метрия) в биологии, сохранение пропорций органов и частей тела в период роста организма.
 

ИЗОМОРФИЗМ (от изо... и греч. morphe - вид, форма), свойство веществ, аналогичных по хим. составу, кристаллизоваться в одинаковых формах. Впервые было показано нем. минералогом Э. Мичерлихом (1819) на примере KH2PO4, KH2AsO4 и NH4H2PO4. Вскоре было обнаружено, что первые два вещества образуют смешанные кристаллы ("твёрдые растворы") с единой внешней формой при произвольном отношении P:As, в то время как в др. парах аналогичные замещения ограничены количественно. Первый случай отвечает понятию "совершенный И.", а второй - понятию "ограниченный",или "несовершенный И.". Если количества замещающего элемента невелики, но существенны для поисковика минералога-геохимика, то говорят об эндокриптии (по A. E. Ферсману, замещение узлов кристаллич. решёток ионами того же знака, но разных свойств и мало сходных величин). Требование родственности взаимозамещающихся элементов при И. первоначально понималось как чисто хим. близость, и первые ряды изоморфных элементов (В. И. Вернадский; см. Геохимия) повторяли группы менделеевской системы с некоторыми дополнениями известных из аналитич. химии групп, например Al, Cr, Fe. Выяснилось, однако, что невозможно, напр., замещение Na на Rb; твёрдые растворы К- и Na-соединений энергично распадаются при низких темп-pax (распад K-, Na-полевых шпатов). Решающим для объяснения этих явлений при И. было введение (В. M. Голъдшмидт, 1926) представления об ионных радиусах, близость к-рых стала одним из основных условий И. У полновалентных катионов (Na1+, Mg2+, ..., S6+,...) ионный радиус г быстро уменьшается вдоль строки менделеевской системы и резко увеличивается вдоль вертикали на величины, большие чем 10-15% (экспериментальный предел для возможности И.). В результате изоморфными оказываются элементы, соседние по диагоналям (Д. И. Менделеев, A. E. Ферсман), напр.ряд Na-Ca(rNa =0,98А, rСа = = 1,02А), к-рый представлен в плагиоклазах, составляющих более 50% земной коры. Эта диагональ продолжается к редкоземельным элементам, и именно благодаря постоянному изоморфному вхождению редкоземельных элементов в Са-минералы эти элементы долгое время считались двухвалентными (только Д. И. Менделеев перевёл их в III группу). Др. характерные "диагональные" пары: Li-Mg, Mo-Re, Be-Al и т. д. Если, однако, строки менделеевской системы длинные (с 32 клет-ками), то описанное сокращение радиусов вдоль строки заходит так далеко, что катионы одной и той же менделеевской группы выравнивают свои радиусы, т. е. у элементов одной группы, разделённых по вертикали "лантанидным сжатием", И. становится весьма ярко выраженным. Это относится к ларам Ba-Ra, Zr - Hf, Nb-Та и др. Но как ни близки между собой Nb и Та, их легче отделить друг от друга, чем отделить от Ti, с к-рым они связаны диагональным изоморфизмом. T. о., изовалентный И. представлен намного скромнее (во всяком случае количественно), чем гетеровалент-ный И. Возникает вопрос, как компенсировать в структуре кристалла изменение валентности, напр, её увеличение при И. Ca2+ -> Na1+. Решение просто, когда элемент на середине диагонали замещается двумя соседними по разные стороны,напр.

1007-29.jpg

Особенно часто компенсация достигается за счёт одновременного гетеровалент-ного И. "в обратном направлении". В плагиоклазах замена Ca2+ на Na1+ сопровождается параллельно замещением Al3+ на Si4+:1007-30.jpg Возникает вопрос, как быть с радиусами Si4+(0,39A) и Al3+ (0,57A), различающимися на 46%. Значит, разница между радиусами не является препятствием при гетеровалентном И., т. к. в анионной, более отрицательной части соединений заменяют друг друга не атомы, а тетра-эдрические группы, напр. SiO4-4 и АlO5-4, в к-рых эффективные Расстояния Si-О и Al-O (1,72 и 1,90 A) разнятся всего лишь на 9%. Литий, напр., в более "катионной" форме, имеющий координацию 6, замещает по правилу диагонали Mg (в биотитах); находясь же среди четырёх О, способен заменить Be в берилле: 1007-31.jpg Разобранные закономерности касаются в основном случаев изоморфных замещений между полновалентными ионами типа "благородных газов" в соединениях, к-рые подчиняются законам элементарной энергетики (формулы А. Ф. Капустинского). Для переходных металлов, образующих соединения существенно ковалентного типа и стремящихся создать возле себя за счёт донор-ско-акцепторного механизма группы электронов 8, 13-14, 18, закономерности И. иные. Так, в случае пары элементов с одним и тем же радиусом, напр. Zn2+ и Fe2+, мы встречаемся с односторонним И. Цинк в своём гл. соединении ZnS (сфалерит) допускает вхождение до 20% Fe, но Zn совершенно отсутствует в FeS. Причина лежит в возможности для Fe иметь как шестерную координацию, так и четверную, тогда как для Zn всегда в сульфидах-четверная координация. И. очень распространён в природе. Широким развитием изоморфных замещений объясняется сложный хим. состав большинства минералов, особенно из группы силикатов. Примером совершенного И. являются минералы переменного состава, дающие непрерывные ряды: плагиоклазы, скаполиты, вольфрамиты и др. Законы изоморфного замещения объясняют распределение редких элементов, находящихся в виде примесей в горных породах и рудах. Так, значит, часть иттрия и редких земель находится в апатите, сфене и флюорите, изоморфно замещая кальций; трёхвалентный ванадий замещает в магнетите окисное железо; селен - серу в пирите и т. д. Учение об И. является основой для изучения форм нахождения элементов в горных породах и процессов концентрации и рассеяния хим. элементов в земной коре.

Лит.: Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., M.- Л., 1934; Ферсман A. E., Геохимия, 2 изд., т. 1, Л., 1934; Менделеев Д. И., Соч., т. 1, Л., 1937; Гольдшмидт В. M., Кристаллохимия, пер. с нем.. Л., 1937; Сто лет периодического закона химических элементов, M., 1969. Н.В.Белов.

ИЗОМОРФИЗМ, одно из основных понятий совр. математики, возникшее сначала в пределах алгебры в применении к таким алгебраич. образованиям, как группы, кольца, поля и т. п., но оказавшееся весьма существенным для общего понимания строения и области возможных применений каждого раздела математики.

Понятие И. относится к системам объектов с заданными в них операциями или отношениями. В качестве простого примера двух изоморфных систем можно рассмотреть систему R всех действительных чисел с заданной на ней операцией сложения x=x1+ х2 и систему P положительных действительных чисел с заданной на ней операцией умножения у = у1y2. Можно показать, что внутр. "устройство" этих двух систем чисел совершенно одинаково. Для этого достаточно систему R отобразить в систему P, поставив в соответствие числу х из R число y = ax (a>l) из P. Тогда сумме x=x1+x2 будет соответствовать произведение у=у1у2 чисел y1=ax1 и у2 = аx2 соответствующих x1 и x2. Обратное отображение P на R имеет при этом вид x = logay. Из любого предложения, относящегося к сложению чисел системы R, можно извлечь соответствующее ему предложение, относящееся к умножению чисел системы P. Напр., если в R сумма1007-32.jpg членов арифметич. прогрессии выражается формулой

1007-33.jpg

то в P произведение

1007-34.jpg

членов геометрич. прогрессии выражается формулой

1007-35.jpg

(умножению на и в системе R соответствует при переходе к системе P возведение в п-то степень, а делению на два - извлечение квадратного корня).

Изучение свойств одной из изоморфных систем в значит, мере (а с абстрактно-математич. точки зрения - полностью) сводится к изучению свойств другой. Любую систему объектов S', изоморфную системе S, можно рассматривать как "модель" системы S ("моделировать систему S при помощи системы S'") и сводить изучение самых разнообразных свойств системы S к изучению свойств "модели" S'.

Общее определение И. систем объектов с заданными на них в конечном числе отношениями между постоянным для каждого отношения числом объектов таково. Пусть даны две системы объектов S и S', причём в первой определены отношения 1007-36.jpg

а во 1007-37.jpg второй - отношения Системы S и S' с указанными в них отношениями наз. изоморфными, если их можно поставить в такое взаимно однозначное соответствие 1007-38.jpg (где х - произвольный элемент S, а х'- произвольный элемент S'), что из наличия Fk(x1,x2....) вытекает F'k (x'1,x'2....),ина-оборот. Само указанное соответствие наз. при этом изоморфным отображением, или изоморфизмом. [В приведённом выше примере в системе R определено отношение F(x,x1,x2), где x=x1+x2, в системе P - отношение F'(y,y1,y2), где у=у1у2; взаимно однозначное соответствие устанавливается по формулам у=аx, x=logay.]

Понятие И. возникло в теории групп, где впервые был понят тот факт, что изучение внутр. структуры двух изоморфных систем объектов представляет собой одну и ту же задачу.

Аксиомы любой математич. теории определяют систему объектов, изучаемую этой теорией, всегда только с точностью до И.: аксиоматически построенная математич. теория, применимая к к.-л. одной системе объектов, всегда полностью применима и к другой. Поэтому каждая аксиоматически изложенная математич. теория допускает не одну, а много "интерпретаций", или "моделей" (см., напр., в ст. Геометрия, раздел Истолкование геометрии).

Понятие И. включает в себя как частный случай понятие гомеоморфизма, игоающее осн. роль в топологии.

Частным случаем И. является автоморфизм - взаимно однозначное отображение 1007-39.jpg системы объектов с заданными отношениями Fk(x1,x2....) на самоё себя, при к-ром из Fk(x1,x2....) вытекает Fk(x'1,x'2....), и наоборот. Это понятие тоже возникло в теории групп, но потом оказалось существенным в самых различных разделах математики.

Лит.: Курош А. Г., Курс высшей алгебры, 3 изд., M,- Л.. 1952: Энциклопедия элементарной математики, под ред. П. С. Александрова [и др.], кн. 2, М.- Л.,
 

ИЗОМОРФИЗМ ЯЗЫКОВЫХ ПЛАНОВ, параллелизм в организации звуковой и смысловой сторон языка (т. н. плана выражения и плана содержания). Термин "изоморфизм" связан с именем польск. языковеда E. Курило-вича, употреблявшего его для обозначения структурных аналогий между звуковыми и семантич. единицами, напр, слогом и предложением (обе единицы представляют собой иерархия, структуру с центральным, обязательным компонентом: гласной для слога, сказуемым для предложения, и маргинальными, факультативными компонента-kn: согласными для первой единицы, прочими членами предложения для второй). Идея глубокого структурного параллелизма обоих языковых планов является одной из осн. идей глоссематич. концепции Л. Ельмслева, основателя копенгагенской структуральной школы (см. Глоссематика). Об И. я. п. можно говорить, если имеют в виду отношения между абстрактными единицами, т. е. типами или классами единиц, того и другого планов (напр., иерархич. последовательность таких типов звуковых единиц, как дифференциальный признак, фонема, слог, фонологич. слово, структурно аналогична последовательности таких се-мантич. единиц, как сема, семема, оно-матема, предложение), но не отношения между членами этих классов (конкретными фонемами и конкретными семемами и т. п.), т. к. количество единиц содержания значительно превышает количество единиц выражения. Нек-рые авторы считают возможным говорить об изоморфизме языковых уровней (см. Уровни языка), подчёркивая в первую очередь необходимость применять при исследовании уровней одни и те же методы и принципы.

Лит.: Ельмслев Л., Пролегомены к теории языка, в кн.: Новое в лингвистике, в. 1, M., 1960; Курилович E., Понятие изоморфизма, в его кн.: Очерки по лингвистике, M., 1962; Макаев Э. А., К вопросу об изоморфизме, "Вопросы языкознания", 1961, N° 5; Булыгина Т. В., О некоторых аналогиях в соотношениях звуковых и семантических единиц, там же, 1967, № 5. T. В. Булыгина.
 

ИЗОМОРФИЯ (от изо... и греч. mor-phe - вид, форма), независимое появление одинаковых морфологич. признаков у представителей различных далёких в систематич. отношении групп организмов. См. также Гомопология.

ИЗОНИТРИЛЫ, карбиламины, изоцианиды, органич. соединения общей формулы1007-40.jpg ; структурные изомеры нитрилов (эфиров синильной к-ты, 1007-41.jpg). И.- бесцветные жидкости со специфич. отвратительным запахом, весьма токсичны; свойства некоторых из них приведены . в таблице:

И. нерастворимы в воде, растворимы в спирте и эфире, устойчивы к действию щелочей; разбавленными кислотами быстро гидролизуются до первичных аминов (RNH2) и муравьиной к-ты (HCOOH). Окись ртути окисляет И. до изоциана-тов R-N = C = O, действие серы приводит к изотиоциановой кислоты эфи-рам R-N = C = S, реакция с хлором - к карбиламинхлоридам R-N = CCl2; изонитрильная группа под действием каталитически возбуждённого водорода восстанавливается до метиламиногруппы:

1007-42.jpg

При нагревании И. изомеризуются в нитрилы.

И. могут быть получены в результате взаимодействия смеси хлороформа (CHCl3) и первичного амина (RNH2) со спиртовым раствором щёлочи. Эта реакция - высокочувствительный способ качественного определения как аминов, так и хлороформа (а также бромоформа CHBr3), т. к. образующийся И. легко обнаруживается по сильному характерному запаху (изонитрильная проба по Гофману). И. получают также действием РОСl3 на моиоалкиламиды муравьиной к-ты, алкилированием серебряных, ртутных или свинцовых солей синильной к-ты (HCN) алкилиодидами и др. способами.

Нек-рые И. используются для синтеза различных азотсодержащих веществ (амидов, нитрилов, аминокислот и др.). И. открыты А. Гофманом (1866).

В. H. Фросин.
 

ИЗОНИТРОСОЕДИНЕНИЯ, кислотная изомерная форма нитросоединений.

ИЗОНЦО (Isonzo), словенск. - Соча (Soca), река в Югославии и Италии. Дл. 136 км, пл. басе. ок. 3,5 тыс. км2. Истоки в Юлийских Альпах (Югославия), около г. Гориция пересекает югосл.-итальянскую границу, выходит на Венецианскую низм. (Италия) и впадает в Триестский зал. Адриатического м. Питание снегово-дождевое, многоводна весной и осенью, маловодна летом и зимой. Cp. годовой расход воды 135 м3/сек. Несколько ГЭС. В ниж. течении судоходна.

На И. во время 1-й мировой войны 1914-18, в 1915-17, происходили ожесточённые бои между итал. и австро-герм. войсками - т. н. 11 сражений на И., во время к-рых итал. войскам не удалось прорвать оборону противника.

ИЗООКТАН, 2,2,4-триметилпентан, предельный углеводород алифатического ряда,С(СН3)3-CH2-CH(CH3)2. И.- прозрачная бесцветная жидкость с запахом бензина; tпл-107,38 °С, tкип 99,24 0C, плотность 0,69192 г/см3 (20 °С), n20D 1,39145, теплота сгорания 5,463 Мдж/молъ, или 1305,29 ккал/моль (25 0C, р= const), теплота испарения 307,63 дж/г, или 73,50 кал/г (25 0C). И. нерастворим в воде, растворим в обычных органич. растворителях; образует азео-тропные смеси, напр, с бензолом, метиловым и этиловым спиртами. Антидетонационные свойства И. приняты за 100 единиц шкалы т. н. октановых чисел.

И. вместе с др. изомерами октана содержится в небольших количествах в бензинах прямой гонки. В пром-сти И. получают гидрированием диизобутилена над катализатором, напр, медно-хромовым, или алкилированием изобута-на изобутиленом в присутствии концентрированной H2SO4, AlCl3, BF3 или др. катализаторов. И. применяют (как добавку) в произ-ве авиационных бензинов, к к-рым предъявляют требование высоких антидетонационных свойств.

ИЗООНКИЯ, относительное постоянство онкотического давления плазмы крови, обусловленное поддержанием на определённом уровне концентрации в крови белков. Одна из важных физиологич. констант организма (см. Гомеостаэ).

ИЗООСМИЯ, изотония (от изо... и греч. 1007-43.jpg - толчок,1007-44.jpg - напряжение), относительное постоянство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них веществ: электролитов, белков и т. д. И.- одна из важнейших физиологич. констант организма, обеспечиваемых механизмами саморегуляции (см. Гомеостаз). Отклонение осмотич. давления от нормального физиологич. уровня " 0,76-0,81 Мн]м2 (7,6-8,1 am) влечёт за собой нарушение обменных процессов между кровью и тканевой жидкостью.
 

ИЗОПЕРИМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ (от изо... и периметр), класс задач вариационного исчисления. Простейшие И. з. (нахождение треугольников и многоугольников заданного периметра, имеющих наибольшую площадь; нахождение замкнутой кривой заданной длины, ограничивающей макс, площадь; определение замкнутой поверхности заданной площади, ограничивающей наибольший объём, и т. п.) были известны др.-греч. учёным (Архимед, Зенодор и др.). Общее изучение И. з. началось в 1697, когда Я. Бернулли опубликовал поставленную и частично решённую им И. з.: среди всех кривых данной длины найти кривую, для к-рой нек-рая величина, зависящая от кривой, достигает минимума или максимума. Систематич. исследование И. з. было впервые проведено в 1732 Л. Эйлером. Пример И. з.: среди кривых данной длины l, проходящих через точки А ив, найти кривую,для к-рой площадь криволинейной трапеции (заштрихована на рис.) была бы наибольшей. Площадь криволинейной трапеции равна

1007-45.jpg

1007-46.jpg

длина дуги

Следовательно, 1007-47.jpg задача сводится к нахождению наибольшего значения интеграла (1) при наличии условий (2). Оказывается, что искомая кривая - дуга окружности.

Лит.: Лаврентьев M. А., Люстерник Л. A, Курс вариационного исчисления, 2 изд., М.- Л., 1950.

ИЗОПИКНЫ (от изо... и греч.1007-48.jpg - плотный), 1) линии на диаграммах состояния, соединяющие точки, изображающие состояния, в к-рых вещество имеет одинаковую плотность. 2) Линии равных плотностей воды на морских гидрологич. разрезах.
 

ИЗОПЛЕТЫ (от греч. 1007-49.jpg -равный по численности), изолинии, наносимые на график, где по одной или обеим осям координат откладываются величины, отличные от географических координат. Различают: топоизоплеты, наносимые на профиль, причём по оси абсцисс откладывается расстояние от нек-рого пункта, по оси ординат -высота или глубина. T. о. изображается распределение (на определённый момент или осреднённое по времени) влажности почво-грунтов, солёности и температуры водоёмов, различных характеристик состояния атмосферы и т. п.; хроноизоплеты, наносимые на график в координатах: время - высота (глубина, см. рис.) или время -геогр. широта. T. о. изображаются изменения во времени (для определённых высот, глубин или широт) тех нее факторов. В хроно-изоплетах показываются также изменения вдоль меридиана элементов радиационного баланса, продолжительности дня и т. п.
Изонитрилы
tкип. °С
Плотность, г/см3 (t°C)
Метилизоцианид CH3NC
59,6
0,756(7°)
Этилизоцианид C2H5NC
79,0
0,744(25°)
Изопропилизоци-анид (CH3)2CHNC
87,0
0,760(0°)
Фенилизоцианид C6H5NC
78 (при 40 мм рт. ст.)
0,975(20°)

1007-50.jpg

Хроноизоплеты температуры почвы в зависимости от времени года (месяцев) и глубины.
 
 
 

ИЗОПЛИТ, посёлок гор. типа в Конаковском р-не Калининской обл. РСФСР. Расположен в 6 км от ж.-д. ст. Редкино (на линии Москва - Калинин). Произ-во теплоизоляционных изделий.

ИЗОПОВЕРХНОСТИ (от изо...) в геофизике, поверхности, к-рые можно провести через точки с одинаковым значением той или иной геофизич. величины в атмосфере, гидросфере или литосфере. И. дают ясное представление о пространственном распределении таких геофизич. величин, как давление (изобарические поверхности), температура, плотность (воздуха или воды), потенциал силы тяжести, потенциал Электрич. или магнитного поля и др.
 

ИЗОПОЛИСОЕДИНЕНИЯ, сложные соединения, кислоты или соли, содержащие сложный анион (полианион); этот иотгаанион образован кислотным окислом, в х-ром кислород частично замещён кислотными стшслами того же вида. Примеры И.- пиросерная кислота H2S2O7 и дихромат калия K2Cr2O7; HX координационные формулы H2[SO3(SO4)] и K2[CrO3(CrO4)]. И. известны гл. обр. для анионов, содержащих S, Та, Nb, Cr, Mo, W, U. Рентгено-структурный анализ показал, что полианионы И. можно представить какцепочки тетраэдров или октаэдров, имеющих общие рёбра или вершины. Получают И. либо сплавлением нормальных солей с кислотными окислами (напр., Na2WO4 + WO3 = Na2W2O7), либо подкислением водных растворов нормальных солей (2K2CrO4 +H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 +H2O). И. применяют в аналитич. химии. См. также Гетерополисоедгтеиия. Лит.: Грпнберг А. А., Введение в химию комплексных соединений, 3 изд., М.-Л., 1966; Коттон Ф., Уилкинсон Д ж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., ч. 3, M., 1969.
 

ИЗОПОРЫ (от изо... и греч. рогоз - ход, проход), изолинии вековых изменений составляющих земного магнетизма. И. концентрируются вокруг неск. центров (фокусов) векового хода, где изменения достигают макс, значения~ 0.16 а/м ( ~2*10-3 э). Фокусы векового хода непрерывно перемещаются (до 0,2 град/год) и изменяются по своему значению. В соответствии с этим со временем меняется вся совокупность И. См. также Маг" нитные карты.
 

ИЗОПРЕН, 2-метилбутадиен-1,3, непредельный углеводород алифатического ряда, CH2 = C(CHa)-CH = CH... И.- бесцветная, подвижная, легколетучая, горючая жидкость с характерным запахом; tпл -145,95 °С, (кап 34,067 °С, tвел -48 "С, плотность 0,681 г/см3 (20 0C), показатель преломления n20D 1,42194, теплота полимеризации -74,9 кдж/молъ (-17,9 ккал!молъ), пределы взрывоопасных объёмных концентраций в смеси с воздухом 1,66-11,5%. И. нерастворим в воде, хорошо растворим в большинстве углеводородных растворителей; образует двойные азеотропные смеси с метиловым или этиловым спиртом, ацетоном, диэтиловым эфиром, сероуглеродом и др., а также тройные, напр, с ацетоном и водой. И. легко присоединяет по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, первичные и вторичные амины и др. Его важное свойство - способность легко полимеризо-ваться и сополимеризоваться, напр, с бутадиеном, стиролом, акрилонитрилом, пропиленом.

Основные пром. методы получения И.: 1) реакцией изобутилена с формальдегидом через 4,4-диметилдиоксан-1,3 с его последующим каталитич. разложением на И. и формальдегид (т. н. ди-оксановый метод); 2) каталитич. дегидрированием изопентава или изоамиле-нов; 3) димеризацией пропилена с образованием 2-метилпентена-1, последующей его изомеризацией в2-метилпентен-2 и пиролизом (650-800 0C) последнего до И. Кроме того, И. может быть выделен из газов пиролиза нефтепродуктов (из фракции углеводородов Cs побочных продуктов произ-ва этилена).

И. хранят в присутствии ингибиторов, напр, гидрохинона, для предотвращения самопроизвольной полимеризации. И. в высоких концентрациях действует как наркотик, в малых концентрациях раздражает слизистые оболочки. Предельно допустимая концентрация И. в воздухе 40 мг/м3. И. применяют для произ-ва изопреновых каучуков и бутилкаучука.

ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ, синтетич. каучуки, продукты полимеризации изопрена. Синтез И. к. в присутствии катализаторов стереоспецифич. полимеризации (см. Полимеризация) приводит к образованию стереорегулярных полимеров, аналогичных по структуре натуральному каучуку. Катализаторами при получении И. к. служат комплексные соединения типа AlR3+TiX4, где R - алкил, X - галоген (т. н. координационно-ионные катализаторы Циглера - Натты), литийорганич. соединения, напр, литий-алкилы, или металлич. литий. Макромолекулы И. к. характеризуются высоким (65-99%) содержанием звеньев структуры 1,4-цис (I); они содержат также звенья 1,4-транс (II) и звенья 3,4 (III). И. к. с наибольшим содержанием звеньев 1,4-цис (92-99%) получают при их синтезе на комплексных катализаторах.

1007-51.jpg
 

Плотность И. к. 0,910-0,920 г/см3, гемп-ра стеклования ок. -70 °С, Каучуки растворимы в четырёххлористом углероде, хлороформе, монохлорбензоле, толуоле; нерастворимы в спиртах, ке-тонах. Набухание И. к. в ароматич. маслах достигает 500%. И. к. не стойки к действию концентрированных кислот, щелочей, стойки к действию воды. Высокое содержание в макромолекулах И. к. ненасыщенных связей обусловливает низкую стойкость каучуков к окислению. Подобно натуральному каучуку, И. к. склонны к кристаллизации при растяжении (выше О 0C) или без растяжения (ниже О 0C).

Осн. вулканизующий агент для И. к.- сера; наиболее распространённые ускорители вулканизации - производные тиазолов (в т. ч. и сульфенамид-ные), тиурамдисульфиды и др. Ненаполненные я саженаполненные вулканизаты И. к. равноценны по осн. свойствам вулканизатам каучука натурального.

И. к., в особенности получаемые на комплексных катализаторах, применяют вместо натурального каучука в произ-ве шин, транспортёрных лент, изделий нар. потребления, мед. назначения и др. Произ-во И. к. было впервые организовано в США в 1958; в СССР - в 1964. К 1967 СССР стал крупнейшим производителем этих каучуков. Торговые марки И. к.: отечественный-СКИ-3, зарубежные - IR-307, IR-310, амершюл SN, натсин и др. Мощности произ-ва И. к. в капиталистич. странах в 1971 составляли ок. 350 тыс. т.

Лит. см. при ст. Каучуки синтетические.

ИЗОПРЕНИИДЫ, обширный класс природных соединений, образующихся в организмах из мевалоновой кислоты. Последняя в микросомах клеток превращается в чпятиуглеродные фрагменты" со скелетом изопрена. Биосинтез И.- процесс последоват. соединения (конденсации) таких пятиуглеродных единиц в цепи различной длины. Сдваивание, циклизация, окисление, восстановление, перегруппировка таких цепей приводят к необычайному структурному разнообразию И. К И. относятся: терпены и их производные, стерины, стероиды, каро-тиноиды, ксантофиллы, а также полиизопреноиды - каучук натуральный и гуттаперча. Ряд И. имеет важное бяол. значение: мн. гормоны животных, растений и низших организмов, нек-рые витамины, антибиотики, аттрактанты и др.

Лит.: Биосинтез липидов, M., 1962; К о-север Э., Молекулярная биохимия, пер. с англ., M., 1964; Биохимия растений, пер. с англ., M., 1968.
 

ИЗОПРОПИЛОВЫЙ СПИРТ, пропанол-2, простейший вторичный спирт алифатич. ряда, CH3CH(OH)CH3; бесцветная жидкость с характерным запахом; tпл- 89,5 °С, tкип 82,4 °С, плотность 0,7851 г/см3 (20 0C), tисп 11,7 0C, нижний предел взрываемости в воздухе 2,5% по объёму (25 "C). И. с. смешивается с водой и органич. растворителями во всех соотношениях, образует с водой азео-тропнуюсмесь (87,9% И.с., tкип 83,38 0C). И. с. обладает всеми свойствами вторичных спиртов жирного ряда.

В пром-сти И. с. получают в основном сернокислотной или прямой гидратацией пропилена. В качестве сырья используют пропан-пропиленовую фракцию газов крекинга, а также пропиленовую фракцию газов пиролиза нефти. И. с. используют гл. обр. для получения ацетона (дегидрированием или неполным окислением), как растворитель, напр., эфирных масел, смол, как компонент антифризов и т. д.
 

ИЗОПРОПИЛОВЫЙ ЭФИР, диизопропиловый эфир, простой алифатич. эфир, (CH3)2CHOCH(CH3)2; бесцветная подвижная жидкость с характерным эфирным запахом; tкип 68,5 0C, плотность 0,7244 г/см3 (20 0C), n 20D 1,3681, tвсп- 22,5 °С, пределы взрываемости в воздухе 1,1 - 4,5% по объёму (100 0C). При 20 °С в воде растворяется 0,94% И. э., в И. э.-0,55% воды (по массе). И. э. смешивается с органич. растворителями; с водой образует азеотропную смесь (96,4% И. э., (кип 61,4°С). И. э. получают дегидратацией изоиропилового спирта серной к-той или непосредственно из пропилена и воды в присутствии серной к-ты. И. э. имеет ограниченное применение в качестве растворителя масел, жиров и т. д.

ИЗОРНИКИ, категория (по мнению нек-рых учёных - название) феодально-зависимых крестьян в Псковской земле в 14-16 вв. Платили феодалу оброк (1/4, а иногда и половину урожая) и выполняли нек-рые работы. И. могли уйти лишь однажды в году - в "Филиппово заговенье" (14 нояб.), вернув при уходе ссуду с.-х. инвентарём или деньгами и уплатив 1/2 урожая. Имущество беглых И. переходило господину.

Лит.: Кафенгауз Б. Б., Псковские "изорники", "Уч. зап. Московского гос. педагогического ин-та им. К. Либкнехта", серия историческая, 1939, т. 4, в. 2; Греков Б. Д., Крестьяне на Руси с древнейших времён до XVII в., 2 изд., кн. 1, M., 1952; Черепнин Л. В., Из истории русского крестьянства XV в., в сб.: Доклады и сообщения Ин-та истории, в. 3, M., 1954.
 

ИЗОСЕЙСТЫ (от изо... и греч. seistos - приведённый в колебание, поколебленный), изолинии землетрясений одинаковой интенсивности.
 

ИЗОСИЛЛАБИЗМ (греч. isosylabia - равносложность, от 1007-53.jpg - равный и syl-labe - слог), одинаковое количество слогов в отрезках речи. Используется и в прозе (т. н. изоколон), и особенно в поэзии, являясь, в частности, основой силлабического стихосложения. Обычно сопровождается относит, упорядоченностью и др. ритмообразующих элементов - числа слов, расположения ударений и т.п.

ИЗОСПОРИЯ (от изо... и греч. 1007-54.jpg - посев, семя, потомство), равноспоровость, образование у растений спор равного размера. Характерна для папоротников (исключая водные папоротники - сальвинии, марсилии, азол-лы), хвощей, плаунов (исключая села-гинеллы). У нек-рых хвощей из внешне одинаковых спор развиваются в зависимости от условий питания и освещения более мелкие - мужские заростки с антеридиями или более крупные - женские - с архегониями. T. о., регулируя условия прорастания спор, можно изменить пол заростка (физиол. разно-споровость). Cp. Гетероспория.

ИЗОСТАЗИЯ, изостатическое равновесие (от греч. isostasios - равный по весу), равновесное состояние земной коры, при к-ром она располагается на твёрдом более тяжёлом субстрате таким образом, как если бы плавала на нём по закону Архимеда. Часто слово "И" употребляется в более широком и неопределённом смысле.

В связи с И. подошва земной коры тем глубже погружена в субстрат, чем толще кора и чем она плотнее (тяжелее), поэтому горы обычно имеют "корни", т. е. расположенные под ними выступы коры вниз. И., как правило, осуществляется регионально, т. е. в равновесии находится не любой малый участок земной коры, а только достаточно крупные (шир. 100-200 км) блоки (глыбы). Полное осуществление И. приводит к тому, что под корой на любой горизонтальной поверхности, начиная споверхности компенсации и глубже, давление постоянно. И. обнаруживается путём наблюдения отклонений отвеса, измерения толщины земной коры сейсмич. методами и гл. обр. путём определения изо-статических аномалий силы тяжести, указывающих разницу между наблюдённым значением ускорения силы тяжести и тем значением, к-рое должно было бы быть в данном месте при соблюдении полной И. (и отсутствии местных неод-нородностей в земной коре). Поправка, к-рую приходится вводить при таких расчётах в наблюдённое или теоретически вычисленное значение силы тяжести, наз. изостатической .редукцией (см. Гравиметрия). При этом нормальной корой (имеющей нормальную толщину) считают изостати-чески уравновешенную кору, поверхность к-рой расположена на уровне моря: под возвышенностью приходится предполагать недостаток массы, компенсирующий избыточную нагрузку этой возвышенности, а под водным бассейном - избыток массы, компенсирующий пониженную плотность воды по сравнению с нормальной корой. Эти недостатки и избытки масс наз. изостатической компенсацией.

Наблюдения показывают, что земная кора почти повсеместно находится в состоянии, весьма близком к полной И. Однако в областях интенсивных текто-нич. движений существуют отклонения от И., иногда очень значительные. Таковы, напр., полосы очень сильных от-рицат. изостатич. аномалий вдоль океа-нич. желобов (см. Желоба глубоководные океанические).

И. устанавливается очень быстро. Так, во время последнего оледенения Балтийский щит и Канадский щит опустились под тяжестью льда (в совр. геол. эпоху в аналогичном состоянии находятся Антарктида и Гренландия), а при стаивании льда началось поднятие этих регионов со скоростью порядка неск. мм в год (совр. макс, поднятие в области Балтийского щита-11 мм в год). Поэтому движения, восстанавливающие И., занимают сравнительно мало времени и сейчас наблюдаются лишь в немногих местах; преобладают более медленные тектонич. движения, нарушающие И. Стремление земной коры к равновесию играет большую роль в геотектонике, но эта роль пассивна, в отличие от активной роли тектонических сил, нарушающих И. Однако изостатические силы ограничивают размах тектонических движений и восстанавливают равновесие, когда тектонические силы слабеют.

Лит.: Люстих E. H., Изостазия в изостатические гипотезы, "Тр. Геофизического ин-та АН СССР", 1957, №38; Артемьев M. E., Изостатические аномалии силы тяжести и некоторые вопросы их геологического истолкования, M., 1966; Артюшков E. В., Об установлении изостатическо-го равновесия земной коры, "Изв. АН СССР. Физика Земли", 1967, MQ 1; Артемьев M. E., Изостазия, "Земля и Вселенная", 1970, N° 3. E. H. Люстих.
 

ИЗОТАКТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ, один из видов стереорегулярных полимеров.
 

ИЗОТЕРМА (от изо... и греч. therme - теплота), линия на диаграмме состояния, изображающая процесс, происходящий при постоянной температуре {изотермический процесс). Уравнение И. идеального газа рV = const, где р - давление, V - объём газа. Для реального газа ур-ние И. имеет более сложный характер и переходит в ур-ние И. идеального газа только при малых давлениях или высоких темп-pax. Семейство И. реального газа в координатах p,V приведено в ст. Ван-дер-Ваальса уравнение. На диаграмме р-V в точке пересечения И. и адиабаты последняя идёт круче И. Сходный характер имеют И. ферромагнетиков в координатах M, H, где M - намагниченность, H - напряжённость магнитного поля.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ АВТОМОБИЛЬ, автомобиль, кузов к-рого снабжён слоем изоляц. материалов, ограничивающих теплообмен между внутр. и наружной поверхностями. Изотермич. свойства кузова характеризуются коэфф. теплопередачи (fe). И. а. в зависимости от значения k бывают двух категорий: с обычной изоляцией [k не превышает 0,7 вт/(м2*К)],т. е. [~0,6 ккал/(ч*м2 * 0С)]; с усиленной изоляцией [k не превышает 0,4 вт/(м2*К)],т. е. [~0,35 ккал/(ч*м2 * 0С)];. И. а. подразделяются на автомобили-ледники и автомобили-рефрижераторы, применяемые для перевозки скоропортящихся грузов, а также отапливаемые автомобили. Тип автомобиля выбирается в зависимости от вида груза и его упаковки, темп-ры наружного воздуха и продолжительности перевозки. Грузоподъёмность И. а. составляет от 0,2 до 20 т.

Лит.: Кузнецов E. И., Ахпо-лов И. К., Специализированный подвижной состав для перевозки скоропортящихся грузов автомобильным транспортом, M., 1967; Кобылянский И. И., Автомобили-рефрижераторы, M., 1968.
 

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в физич. системе при постоянной темп-ре. Для осуществления И. п. систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность к-рого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро и её темп-pa практически не отличается от темп-ры термостата. Можно осуществить И. п. иначе - с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство темп-ры с помощью термометров. К И. п. относится, напр., кипение жидкости или плавление твёрдого тела при постоянном давлении. В идеальном газе при И. п. произведение давления на объём постоянно (Бойля- Мариотта закон).

При И. п. системе, вообще говоря, сообщается определённое количество теплоты (или она отдаёт теплоту) и совершается внешняя работа. Работа, совершённая идеальным газом в И. п., равна NkTln (V2/Vi), где N - число частиц газа., T - темп-pa, V1 и V2- объём газа в начале и конце процесса, k - Болъцмана постоянная.

В твёрдом теле и большинстве жидкостей И. п. очень мало изменяет объём тела, если только не происходит фазовый переход. В. Л. Покровский.

ИЗОТЕРМИЯ, относительное постоянство темп-ры тела, обеспечиваемое физиол. механизмами терморегуляции. И. свойственна человеку и теплокровным, или гомойотермным животным. У холоднокровных, или пойкилотермных животных темп-pa тела меняется в соответствии с темп-рой окружающей среды.

ИЗОТЕРМЫ (от изо... и греч. therme - теплота), изолинии температуры воздуха, воды или почвы. Чаще всего составляются карты И. для средней многолетней месячной темп-ры воздуха, средней темп-ры любого периода времени или темп-ры на определённый момент времени. Для исключения влияния высоты при проведения И. иногда значения темп-р приводят предварительно к уровню моря, принимая, что с увеличением высоты темп-pa воздуха понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м.

ИЗОТИОЦИАНОВОЙ КИСЛОТЫ ЭФИРЫ, изотиоцианаты, горчичные масла, органич. соединения общей ф-лы 1007-55.jpg, где R - алифатич. или ароматич. радикал. И. к. э.- жидкости с резким запахом. Они перегоняются без разложения, не растворяются в воде, обладают слезоточивым действием и при попадании на кожу вызывают ожоги. Свойства нек-рых И. к. э. приведены в таблице:

Многие И. к. э. встречаются в растениях в свободном состоянии или в виде гликозидов - соединений с сахарами или др. веществами; аллилизотяоцианат - острое и пахучее начало горчицы. И. к. э. весьма реакционноспособны; они легко присоединяют по связи N = C спирты, фенолы, меркаптаны и др. соединения с образованием производных тиокарба-миновой к-ты (R-NH-CX = S, где X = OR, OAr, SH, SR, CN, NH2 и др.). Присоединение карбоновых и тиокарбо-новых к-т сопоовождается выделением соответственно COS и CS2 с образованием амидов кислот 1007-56.jpg . И. к. э. гидролизуются при нагревании (особенно легко в присутствии щелочей и кислот) и восстанавливаются водородом (в момент выделения) до аминов (RNH2), галогенируются с образованием карбил-амингалогенидов (R - N = CX2), взаимодействуют с окисью ртути, давая изоцианаты (R-N = C = O). И. к. э. получают изомеризацией тиоцианатов (роданидов1007-57.jpg) при нагревании, разложением производных дитиокарба-миновой к-ты или тиомочевины и др. способами.

Многие И. к. э. обладают бактерицидным, фунгицид-ным я инсектицид-ным действием. Некоторые И. к. э. используются, например, в производстве синтетических волокон.

В. H. Фросин.

ИЗОТОВ Никита Алексеевич [27.1(9.2). 1902, М.Драгунка, ныне Кромского р-на Орловской обл.,-14.1.1951, г. Енакиево Донецкой обл.], рабочий-шахтёр, инициатор массового обучения молодых рабочих кадровыми рабочими, один из зачинателей стахановского движения. Чл. КПСС с 1936. Работая забойщиком шахты № 1 "Кочегарка" (Горловка), И. добился высокой производительности труда. 11 мая 1932 выступил в газ."Правда" со статьёй о своём опыте, положившем начало "изотовскому движению". В 1933 организовал на шахте участок-школу для повышения квалификации молодых забойщиков посредством инструктажа на рабочем месте. Школы под назв. "изотовских" получили широкое распространение. В первые дни возникновения стахановского движения И. 11 сент. 1935 выполнил за смену более 30 норм, добыв 240 т угля; 1 февр. 1936 он установил новый мировой рекорд - 607 т угля за 6 ч работы. В 1935-37 И. учился в Пром. академии в Москве. С кон. 1937 работал на руководящих постах в угольной пром-сти. На 18-м съезде КПСС (1939) был избран чл. Центр. ревизионной комиссии. Деп. Верх. Совета СССР 1-го созыва. Награждён 2 орденами Ленина, 2 др. орденами, а также медалями.

Соч.: Моя жизнь. Моя работа, Хар.,1934.

Лит.: Сенин Г., Никита Изотов, М.- Хар., 1951.
 

ИЗОТОНИЧЕСКИЕ РАСТВОРЫ (от изо... и греч. tonos-напряжение), растворы с одинаковым осмотическим давлением; в биологии и медицине - природные или искусственно приготовленные растворы с таким же осмотич. давлением, как и в содержимом животных и растит, клеток,в крови и тканевых жидкостях. В нормально функционирующих животных клетках внутриклеточное содержимое обычно изотонично внеклеточной жидкости. При сильном нарушении изотоничности растворов в растит, клетке и окружающей среде вода и растворимые вещества свободно перемещаются в клетку или обратно, что может привести к расстройству нормальных функций клетки (см. Плазмолиз, Тургор). Как правило, по своему составу и концентрации И. р. близки к мор. воде. Для теплокровных животных изотоничны 0,9% -ный раствор NaCl и 4,5%-ный раствор глюкозы. И. р., близкие по составу, рН, буферности и др. свойствам к сыворотке крови, наз. физиологическими растворами (раствор Рингера для холоднокровных животных и растворы Рингера -Локка и Рянгера- Тироде для теплокровных животных). В кровезамещающие И. р. для создания коллоидно-осмотического давления вводят высокомолекулярные соединения (декстран, поливинол и др.)- Cp. Гипер-

тонические растворы, Гипотонические растворы. А. А. Булычёв, В. А. Соловьёв.

ИЗОТОНИЧЕСКОЕ МЫШЕЧНОЕ СОКРАЩЕНИЕ, сокращение мышцы при неизменном напряжении, выражающееся в уменьшении её длины и увеличении поперечного сечения. В организме И. м. с. в чистом виде не наблюдается. К чисто И. м. с. приближается движение ненагруженной конечности; при постепенном увеличении груза до тех пор, когда он уже не может быть поднят, удаётся наблюдать все переходы от И. м. с. к изомет-рическому мышечному сокращению.

ИЗОТОНИЯ, относительное постоянство осмотич. давления в жидких средах и тканях организма; то же, что изоосмия.

ИЗОТОНЫ, атомы различных химич. элементов с одинаковым числом нейтронов в ядрах. Пример И.-атомы 52He, 63Li,

Be, В, ядра к-рых содержат 3 нейтрона. Из этих И. 5He распадается практически мгновенно, 6Li- стабилен, 7Be и 8B - радиоактивны с периодом полураспада соответственно 43 дня и 0,8 сек. См. Изотопы, Ядро атомное.

ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ, свойство сильных взаимодействий элементарных частиц. Существующие в природе частицы, обладающие сильными взаимодействиями (адроны),можно разбить на группы "похожих" частиц, в каждую из к-рых входят частицы с примерно равными массами и одинаковыми внутр. характеристиками (сяиком, барионным зарядом, странностью), за исключением электряч. заряда. Такие группы наз. изотопическими мультиплетами. Оказывается, что сильное взаимодействие для всех частиц, входящих в один и тот же изотопич. мультиплет, одинаково, т. е. не зависит от электрич. заряда,- в этом и состоит симметрия сильных взаимодействий, наз. И. и.

Простейший пример частиц, к-рые могут быть объединены в один изотопич. мультиплет,- протон (р) и нейтрон (п). Опыт показывает, что сильное взаимодействие протона с протоном, нейтрона с нейтроном и протона с нейтроном одинаково (если они находятся соответственно в одинаковых состояниях); это послужило исходным пунктом для установления И. и. Протон и нейтрон рассматриваются как два разных зарядовых состояния одной частицы - нуклона; они образуют изотопич. дублет. Др. примеры изотопич. мультиплетов: пи-мезоны1007-58.jpg и 1007-59.jpg, образующие изотопич. триплеты.

Электрич. заряд Q частицы, входящей в изотопич. мультиплет, выражается формулой Гелл-Мана - Нишиджимы:

1007-60.jpg

Здесь В - барионный заряд, S - странность (одинаковые для всех частиц в данном изотопич. мультиплете), а величина /з пробегает с интервалом в единицу все значения от нек-poro макс, значения I (целого или полуцелого) до минимального, равного -I: I3=I, I-1, ...,-I. Общее число значений, к-рые может принимать величина /з (и Q) для данного изотопич. мультиплета, а следовательно, и число частиц в изотопич. мультиплете, равно 2I + 1. Величина I, определяющая число частиц в изотопич. мультиплете, наз. изотопическим спином, а величина I3 - "проекцией" изотопич. спина. Эти названия основаны на формальной математич. аналогии с обычным спином частиц, поскольку, согласно квантовой механике, для частиц со спином J проекция спина на произвольное направление в пространстве может принимать через единицу значения от +J до -J,т. е. иметь 2J + 1 значений.
Изотиоцианаты
t

0C

Плотность, г/cм3 (t 0C)
M етилизотиоцианат CH3NCS
119
1,069 (37°)
Этилизотиоцианат C2H8NCS
131
1,003 (18°)
Аллилизотиоцианат CH2=CH-CH2NCS
150
1,016 (15°)
Фенилизотиоцианат C6H5NCS
222
1,129 (23°)

T. к. нуклоны существуют в двух зарядовых состояниях, то для них (как и для всех др. частиц, входящих в изотопич. дублеты) 2I + 1 = 2, т. е. I = 1/2, а Iз может принимать два значения: +1/2 для протона (что соответствует Q= +1, т. к. у нуклонов барионный заряд B = I, а странность S=O) и -1Ii для нейтрона (Q=O). Изотопич. триплету пионов соответствует I = I, a I3 равно +1 для 1007-61.jpg, О для1007-62.jpg и -1 для 1007-63.jpg. Частицы с I = 0 не имеют изотопич. "партнёров" и являются изотопич. синглетами; к таким частицам относятся, напр., гипероны1007-64.jpg

Изотопич. спин является, т. о., важной характеристикой адрона - квантовым числом, показывающим, какое количество изотопич. "партнёров" имеет данная частица (или в каком числе зарядовых состояний она может находиться).

На основе И. и. удаётся предсказать существование, массу и заряды новых частиц, если известны их изотопич. "партнёры". Так было предсказано существование1007-65.jpg1007-66.jpg по известным 1007-67.jpg,

И. и. имеет место и для составных систем из адронов, в частности для атомных ядер. Изотопич. спин сложной системы складывается из изотопич. спинов входящих в систему частиц, при этом сложение производится по тем же правилам, что и для обычного спина. Так, система из двух частиц с изотопич. спинами 1/2 (напр., нуклон) и 1 (напр., 1007-68.jpg-мезон) может иметь иэотопич. спин I = 1+1/2 = = 3/2 ИЛИ I = I-1/2 = 1/2.

В ядрах И. и. проявляется в существовании уровней энергии с одинаковыми квантовыми числами для различных изо-баров (т. е. для ядер, содержащих одинаковое число нуклонов и отличающихся электрич. зарядом). Примером служат ядра 146С, 147N, 148О: осн. состояния ядер 14C , 14O и первое возбуждённое состояние 14N образуют изотопич. триплет, I = 1 (см. рис.). Все квантовые числа этих уровней одинаковы, а различие в их энергиях можно объяснить разницей электростатич. энергий из-за различия в электрич. зарядах этих ядер. (Осн. уровень 14N имеет изотопич. спин I == 0, поэтому

1007-69.jpg

у него нет аналогов в ядрах 14C и 14O.) Из И. и. следует закон сохранения полного изотопич. спина I в процессах, обусловленных сильными взаимодействиями. Этот закон приводит к определённым соотношениям между вероятностями процессов для различных частиц, входящих в одинаковые изотопич. мультипле-ты, а также к запрету некоторых реакций [напр., реакция1007-70.jpg не может происходить за счёт сильных взаимодействий, т. к. для d (дейтрона) и 1He I=0, а для 1007-71.jpg-мезона I=1]. Экспериментальной проверке таких предсказаний посвящено мн. работ на ускорителях заряженных частиц высокой энергии.

И. и. имеет место только для сильных взаимодействий и нарушается электромагнитными взаимодействиями (явно зависящими от электрич. зарядов частиц, т. е. от 1з), "сила" к-рых по порядку величины составляет примерно 1% от сильных взаимодействий. Различие электромагнитных взаимодействий для разных частиц, входящих в один и тот же изотопич. мультиплет, и обусловливает различие в их массах.

Лит. см. при ст. Элементарные частицы. . С. С. Герштейн.

ИЗОТОПИЧЕСКИЙ СПИН, одна из характеристик сильно взаимодействующих частиц, определяющая (вместе с др. характеристиками - массой, спином, барионным зарядом) её принадлежность к группе частиц с близкими свойствами (но разными электрич. зарядами), одинаковым образом участвующих в сильных взаимодействиях. См. Изотопическая инвариантность.

ИЗОТОПНЫЕ ИНДИКАТОРЫ, вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве метки при изучении самых разнообразных процессов. Роль изотопной метки выполняют стабильные или радиоактивные изотопы хим. элементов, к-рые легко могут быть обнаружены и определены количественно. Высокая чувствительность и специфичность И. и. позволяют проследить за ними в сложных процессах перемещения, распределения и превращения веществ в сколь угодно сложных системах, в т. ч. и в живых организмах.

Метод И. и. (наз. также методом меченых атомов) был впервые предложен Д. Хевеши и Ф. Пакетом в 1913. Широкое использование И. и. стало возможным благодаря развитию ядерной техники, позволившей получать изотопы в массовом масштабе.

Метод И. и. основан на том, что хим. свойства разных изотопов одного элемента почти одинаковы (благодаря чему поведение меченых атомов в изучаемых процессах практически не отличается от поведения др. атомов того же элемента), и на лёгкости обнаружения изотопов, особенно радиоактивных. При использовании метода необходим учёт возможных реакций изотопного обмена, приводящих к перераспределению меченых атомов (следовательно, к потере соединением метки), а иногда и учёт радиационных эффектов, связанных с влиянием радиоактивных излучений на ход процесса. Изотоп, используемый в качестве метки, вводится в состав изучаемых соединений. Могут быть использованы как стабильные, так и радиоактивные изотопы.

Преимущество стабильных изотопов - их устойчивость и отсутствие ядерных излучений. Однако только небольшое число элементов имеет подходящие стабильные изотопы. Малая доступность последних и сравнительно сложная техника обнаружения составляют недостатки метода И. и. с применением стабильных изотопов. Преимущество радиоактивных изотопов - возможность их получения практически для всех элементов периодич. системы, высокая чувствительность, специфичность и точность определения, простота и доступность измерительной аппаратуры. Поэтому большинство исследований, использующих метод И. и., выполнено с радиоактивными изотопами.

Такие элементы, как водород, углерод, сера, хлор, свинец, имеют удобные для использования как стабильные - 2H, 13C, 34S, 35Cl, 37Cl, 204Pb, так и радиоактивные изотопы - 3H, 11C, 14C, 35S, 36Cl, 212Pb. В качестве изотопов азота и кислорода чаще всего применяются стабильные 15N и 18O и др. Стабильные И. и. получают обогащением природных изотопных смесей путём многократного повторения операции разделения (перегонка, диффузия, термодиффузия, изотопный обмен, электролиз; см. Изотопов разделение), а также на масс-спектромет-рич. установках и при ядерных реакциях.

Для элементов, существующих в природе в виде одного изотопа (Be, F, Na, Al, P, I), в качестве меченых атомов используют только искусств, радиоактивные изотопы; примером часто применяемых радиоактивных изотопов служат 3H, 14C, 32P, 33S, 45Ca, 51Cr, 59Fe, 60Co,89Sr, 95Zr, 93Nb, 110Ag, 131I и др. Выбор радиоактивного изотопа определяется его ядерными характеристиками - периодом полураспада,типом и энергией излучения. Для индикации пригодны радиоактивные изотопы, период полураспада к-рых не очень мал, что позволяет работать в течение времени, необходимого для эксперимента, но и не очень велик, что даёт возможность работать с весьма малыми количествами индикатора.

Осн. методом анализа стабильных изотопов служит масс-спектрометрия (чувствительность 10-4 % изотопа при точности 0,1-1% для проб массой в доли мг). Всё большее применение находят спектральные методы и парамагнитный резонанс. Дейтерий, 18O и нек-рые др. изотопы определяют по изменению показателя преломления, теплопроводности, плотности как самого элементарного вещества, так и его соединений. Радиоактивные изотопы определяют по их излучению при помощи счётчиков Гейгера или сцинтил-ляционных счётчиков. Так, с помощью счётчика Гейгера можно уловить излучение 10-11 г углерода 14C, 10-16 г фосфора 32P и иода 131I, 10- г углерода 11C и т. д. Совр. жидкостные сцинтилляционные счётчики позволяют с высокой эффективностью и точностью проводить определение изотопов с мягким бета-излучением (3H, 14C, 35S и др.). Введение в практику этого метода изотопного анализа повышает его производительность и позволяет работать с незначит. активностями, приближающимися к активности космич. фона.

Широкое применение в биологии получил метод авторадиографии. При работе с радиоактивными изотопами необходимо соблюдать правила техники безопасности в соответствии с существующими нормами.

Известны различные способы синтеза меченых соединений. Наряду с обычным хим. синтезом используются реакции изотопного обмена и биол. синтез. В большинстве случаев изотопная метка занимает определённое положение в молекуле; напр., пропионовую кислоту можно пометить по углероду тремя способами:

Имеются 1007-72.jpg три осн. направления использования И. и. Методом И. и. изучают характер распределения веществ и пути их перемещения. И. и. вводят в ту или иную систему и через определённые промежутки времени устанавливают наличие И. и.

Б различных частях системы. Наиболее наглядные картины распределения получаются без разрушения образца при помощи радиоавтограмм (см. Авторадиография).

Др. направление использования И. и.- количественный анализ. Один из самых простых и распространённых вариантов метода И. и.- метод изотопного разбавления, при к-ром к анализируемому веществу добавляют дозированное количество И. и. и по степени его разбавления судят об исходном количестве вещества. Этот метод позволяет производить определение ничтожно малых количеств трудноопределяемых веществ и, наоборот, больших масс веществ; анализировать сложные смеси, анализ и разделение к-рых др. методами невозможны. Широкими возможностями отличается примыкающий к методу И. и. активационпый анализ, где меткой служит изотоп другого элемента, образованный из данного в результате ядерной реакция. Особенно большое значение этот метод имеет при определении микроэлементов в металлах, сплавах, минералах, тканях, при быстром контроле технология, процессов. Количеств, анализ природных изотопов, входящих в естественные радиоактивные ряды урана и тория, а также количественное определение изотопа 14C в умерших организмах позволяют определять возраст горных пород и археология, находок.

Третьим направлением использования И. и. является выяснение механизма различных процессов и изучение строения хим. соединений. Введение изотопной метки в определённое положение молекулы устраняет хим. неразличимость атомов, допуская возможность однозначного выяснения механизма тех или иных реакций, для к-рых обычные хим. методы описывают только начальное и конечное состояния.

Все указанные направления применения И. и. широко представлены в различных областях химии, биологии, медицины, техники, с. х-ва и т. д. Ниже приводятся отд. примеры их использования.

Лит.: Радиоактивные изотопы в химических исследованиях, Л.- JM., 1965; Pогинский С. 3., Теоретические основы изотопных методов изучения химических реакций, M., 1956; Ядернофизические методы анализа веществ, M., 1971 (Всесоюзная научно-техническая конференция "XX лет производства и применения изотопов и источников ядерных излучений в народном хозяйстве СССР", Минск, 1968). К. Б. Заборенко.

В биологии И. и. применяют для решения как фундаментальных, так и прикладных биол. проблем, изучение которых др. методами затруднено или невозможно. Существенное для биологии преимущество метода меченых атомов состоит в том, что использование И. и. не нарушает целостности организма и его осн. жизненных отправлений. С применением И. и. связаны MH. крупные достижения совр. биологии, определившие расцвет биол. наук во 2-й пол. 20 в. С помощью стабильных и радиоактивных изотопов водорода (2H и 3H), углерода (13C н 14C), азота (15N), кислорода (18O), фосфора (32P), серы (35S), железа (59Fe), иода (131I) и др. были выяснены и детально изучены сложные и взаимосвязанные процессы биосинтеза и распада белков, нуклеиновых к-т, углеводов, жиров и др. биологически активных соединений, а также хим. механизмы их превращений в живой клетке (рис. 1-3). Применение И. и. привело к пересмотру прежних представлений о природе фотосинтеза, а также о механизмах, обеспечивающих усвоение растениями неорганич. веществ - карбонатов, нитратов, фосфатов и др.

С помощью И. и. выполнено огромное число исследований в самых разнообразных направлениях биологии и биохимии. Одно из направлений включает работы по изучению динамики и путей перемещения популяций в биосфере и отд. особей внутри данной популяции, миграции микробов, а также отд. соединений внутри организма. Вводя в организмы с пищей или путём инъекций метку, удалось изучить скорость и пути миграции мн. насекомых (москитов, мух, саранчи), птиц, грызунов и др. мелких животных и получить данные о численности их популяций. В области физиологии и биохимии растений с помощью И. и. решён ряд теоретич. и прикладных проблем: выяснены пути поступления минеральных веществ, жидкостей и газов в растения, а также роль различных хим. элементов, в т. ч. микроэлементов, в жизни растений (рис. 4). Показано, в частности, что углерод поступает в растения не только через листья, но и через корневую систему, установлены пути и скорости передвижения ряда веществ из корневой системы в стебель и листья и из этих органов к корням. В области физиологии и биохимии животных и человека изучены скорости поступления различных веществ в их ткани (в т. ч. скорость включения железа в гемоглобин, фосфора - в нервную н мышечные ткани, кальция - в кости).

Важная группа работ охватывает исследования механизмов хим. реакций в организме. Так, во мн. случаях удалось установить связь между исходными и вновь образующимися молекулами, проследить за "судьбой" отд. атомов и хим. групп в процессах обмена веществ, а также выяснить последовательность и скорость этих превращений. Полученные данные сыграли решающую роль при построении совр. схем биосинтеза и метаболизма (метаболических карт), путей превращения пищи, лекарственных препаратов и ядов в живых организмах. К работам этой группы относится выяснение вопроса о происхождении кислорода, выделяемого в процессе фотосинтеза: оказалось, что его источником является вода, а не двуокись углерода. С др. стороны, применение 14CO2 позволило выяснить пути превращений двуокиси углерода в процессе фотосинтеза. Использование "меченой" пищи привело к новому представлению о скоростях всасывания и распространения пищевых веществ, об их "судьбе" в организме и помогло проследить за влиянием внутр. и внеш. факторов (голодание, асфиксия, переутомление и т. д.) на обмен веществ. Метод И. и. позволил изучить процессы обратимого транспорта веществ через биологические мембраны. Было показано, что концентрации веществ по обе стороны мембраны остаются постоянными с сохранением градиентов концентрации, характерных для каждой из разделённых мембранами сред.

1007-73.jpg

Рис. 4. Схема опыта по изучению поглощения радиоактивных изотопов раздельно корнями и плодами арахиса: 1 - среда для корней; 2 - среда для плодов.

Метод И. и. нашёл применение в исследовании процессов, решающую роль в к-рых играет передача информации в организме (проводимость нервных импульсов, ,инициация и рецепция раздражения и др.). Эффективность метода И. и. в работах этого рода обусловлена тем, что исследования проводятся на целостных, интактных организмах, сохраняющих неповреждённой всю сложную систему нервных и гуморальных связей. Наконец, группа работ включает исследования статических характеристик биол. структур, начиная с молекулярного уровня (белки, нуклеиновые к-ты) и кончая надмолекулярными структурами (рибосомы, хромосомы и др. органел-лы). Напр., исследования относительной устойчивости белков и нуклеиновых к-т в 1H2O, 2H2O и в H218O способствовали выяснению природы сил, стабилизирующих структуру биополимеров, в частности роли водородных связей в биол. системах.

Важное значение при выборе изотопа имеет вопрос о чувствительности метода изотопного анализа, а также о типе радиоактивного распада и энергии излучения. Преимущество стабильных изотопов (2H, 18O, 15N и др.) - отсутствие излучений, часто оказывающих побочное воздействие на исследуемую живую систему. В то же время, сравнительно низкая чувствительность методов их определений (масс-спектроскопия, денситометрия), а также необходимость выделения меченого соединения ограничивают применение стабильных изотопов в биологии. Высокая чувствительность регистрации гамма-активных изотопов (59Fe, 131I и др.) позволила в живом организме измерить скорость кроветока, определить кол-во крови и время её полного кругооборота, исследовать работу желез внутр. секреции.

Лит.: Камеи M., Радиоактивные индикаторы в биологии, пер. с англ., M., 1948; Xевеши Г., Радиоактивные индикаторы, их применение в биохимии, нормальной физиологии и патологической физиологии человека и животных, пер. с англ., M-, 1950; Метод меченых атомов в биологии, M., 1955; Рогинский С. 3., Шноль С. Э., Изотопы в биохимии, M., 1963; В анг Ч., Уиллис Д., Радиоиндикаторный метод в биологии, пер. с англ.. JM., 1969; Радиоактивные изотопы во внешней среде и организме, M., 1970. Я. H. Верховская.

И. и. в медицине. С помощью И. и. были раскрыты механизмы развития (патогенез) ряда заболеваний; их применяют также для изучения обмена веществ и диагностики мн. заболеваний (см. Радиоизотопная диагностика).И., и. вводят в организм в крайне малых количествах, не способных вызвать к.-л. па-тологич. сдвиги. Различные элементы неравномерно распределяются в организме. Аналогично им распределяются и И. и. Излучение, возникающее при распаде изотопа, регистрируют радиометрич. приборами, скенированием, авторадиографией и др. Так, состояние большого и малого круга кровообращения, сердечного кровообращения, скорости кроветока, изображение полостей сердца определяют с помощью соединений, включающих 24Na, 131I, 99мТс; для изучения лёгочной вентиляции и заболеваний спинного мозга применяют 99mTc, 133Xe; макроагрегаты альбумина человеческой сыворотки с 131I используют для диагностики различных воспалительных процессов в лёгких, их опухолей и при различных заболеваниях щитовидной железы. Концентрационную и выделительную функции печени изучают при помощи краски бен-гал-роз с 131I, 198Au; функцию почек - при ренографии с 13Ч-гиппураном и скен-нированием после введения неогидрина, меченого 203Hg или 89мТс. Изображение кишечника, желудка получают, используя 99mTc, селезёнки - применяя эритроциты с 99mTc или 51Cr; с помощью 75Se диагностируют заболевания поджелудочной железы. Диагностич. применение имеют также 85Sr и 34P. А. В. Козлова.

И. и. в сельском хозяйстве (3H, 14C, 22Na, 32P, 35S, 42К, 43Ca, 60Co, 65Zn, 99Mo и др.) широко используются для определения физич. свойств почвы и запасов в ней элементов пищи растений, для изучения взаимодействия почвы и удобрений, процессов усвоения растениями питательных элементов из минеральных туков, поступления в растения минеральной пищи через листья и др. вопросов почвоведения и агрохимии. Пользуются И. и. для выявления действия на растительный организм пестицидов, в частности гербицидов, что позволяет установить концентрацию и сроки обработки ими посевов. Применяя метод И. и., исследуют важнейшие биол. свойства с.-х. культур (при оценке и отборе селекционного материала) - урожайность, скороспелость, хладостойкость. В животноводстве изучают физиол. процессы, протекающие в организме животных, проводят анализ кормов на содержание токсич. веществ (малые дозы к-рых трудно определить хим. методами) и микроэлементов. При помощи И. и. разрабатывают приёмы автоматизации производств, процессов, напр, отделение корнеклубнеплодов от камней и комков почвы при уборке комбайном на каменистых и тяжёлых почвах.
 

ИЗОТОПНЫЕ МЕТОДЫ в геологии, методы изучения геол. процессов, основанные на исследовании содержания и соотношений радиоактивных, радиогенных и стабильных изотопов отдельных химич. элементов в горных породах, минералах, природных водах, газах и органич. веществе.

Наиболее разработаны и широко применимы методы абсолютной геохронологии (см. Геохронология). С их помощью, по соотношению радиоактивных изотопов и дочерних продуктов их распада, напр. 235U - 207Pb; 238U - 206Pb. 232Th -208pb. 87Rb -87Sr. 40K - 40Ar и др., определяется абс. возраст горных пород и минералов. Методами абс. геохронологии определён возраст пород Земли, Луны, метеоритов; по изотопному составу инертных газов (Ar, Xe и мн. др.) судят о радиационном возрасте метеоритов (времени воздействия на них космич. облучения). Изотопный состав инертных газов Земли и метеоритов несёт богатую информацию об особенностях образования вещества Солнечной системы (см. Космохи-мия). Содержание 14C( T 1/2 = 5600 лет) в ископаемых остатках на Земле позволяет определять время их захоронения; с помощью 14C определён возраст многих археол. находок. Различное содержание 14C в годовых кольцах древесины деревьев может указывать на неодинаковую интенсивность образования его в атмосфере прошлых геол. периодов, связанную с периодами изменения интенсивности космич. облучения планеты. По парам 230Io - 232Th; 230Io - 221Ra, а также по абс. содержанию радиоактивных 14C и 10Be в донных отложениях океанов и морей определяются скорость и время накопления различных донных морских осадков; средняя продолжительность накопления неконсолидированных осадков в океане достигает 150*106 лет.

Важную роль в геол. исследованиях играет вариация в содержании стабильных изотопов. Несмотря на небольшое различие в физ. и хим. свойствах изотопов при нек-рых геол. процессах происходит фракционирование (разделение) изотопов отдельных хим. элементов. Наибольший эффект фракционирования характерен для лёгких элементов - H, С, N, О, S и др., т. к. для них относительная разница в массах изотопов наибольшая. Различия в свойствах изотопов тяжёлых элементов малы и на совр. уровне измерительной техники трудно определяются. Измерения ведутся на масс-спектрометре по отношению к эталонам, изотопный состав к-рых принимается всеми лабораториями мира. Результаты измерений выражаются в величинах 6, показывающих, на сколько % или 0/00 содержание тяжёлого изотопа в образце больше (+б) или меньше (-б), чем в эталоне.

Одним из наиболее распространённых процессов фракционирования стабильных изотопов является изотопный обмен. Глубина разделения изотопов определяется кинетическими и термодинамич. факторами. При высокой темп-ре фракционирование минимально, при низкой - максимально. При обычной темп-ре наиболее восстановленные соединения С, S, N содержат больше лёгкого изотопа; высокоокисленные их соединения содержат больше тяжёлого изотопа, напр.:

1007-74.jpg

Изучение вариаций состава стабильных изотопов позволяет решать одну из важнейших задач геохимии - восстановление истории атомов, путей их миграции Б течение геол. процессов. Так, выделение 4He и 3He, а также других изотопов нейтральных газов при вул-канич. извержениях, особенно в областях срединно-океанич. хребтов, позволяет изучать глубинные процессы, идущие в мантии Земли. Испарение водных масс с поверхности океанов и морей сопровождается разделением изотопов. В водяном паре изотопный состав водорода ('Н/2Н) и кислорода (16О/18О) легче, чем в морской воде. Пары воды содержат преим. 1H2O, а более тяжёлая молекула воды (2H2O) обогащает океа-нич. воду. При конденсации паров воды снова происходит разделение изотопов, и первые капли дождя содержат более "тяжёлую" воду, чем последующие. Наиболее "лёгкая" вода кристаллизуется в виде снега и льда в полярных областях, напр, в Антарктике, где содержание 2H в различных слоях снега и льда зависит от того, в каком сезоне года они накапливались. Пресные воды легче морских, и их изотопный состав иногда имеет сезонные колебания. При изотопном обмене между разными компонентами устанавливается равновесие реакции, напр.: C10O2 + H218O <-> H2C16O218O<-> 2 H216O + C16O18O. Так, образование карбонатов в условиях термодинамич. равновесия с раствором сопровождается смещением изотопного состава кислорода. Величина этого смещения зависит от темп-ры.

Напр., наибольшее обогащение карбоната кальций (СаСОз) изотопом 18O происходит при осаждении СаСОз в холодной воде. Зависимость фракционирования изотопов от температуры, при к-рой протекает реакция, была положена в основу палеотермометрического метода; так, изучение изотопного состава кислорода известковых скелетов ископаемых морских организмов позволяет определять тсмп-ры древних морей. Метод настолько чувствителен, что по кольцам роста раковин устанавливаются сезонные колебания темп-ры древних морей.

Немалую роль в изучении геол. процессов играют изотопы серы. Изотопный состав серы в горных породах и минералах Земли подвержен значит, колебаниям. За стандарт изотопного состава серы принимается сера метеоритов. Обычно измеряются вариации в отношениях наиболее распространённых изотопов 32S/34S. Осн. процесс изотопного фракционирования серы связан с перераспределением изотопов между окисленными (сульфатами) и восстановленными (сульфидами) соединениями серы. Изотопное фракционирование в геол. процессах могло начаться только после появления окисленных соединений серы, т. е. после появления на Земле свободного кислорода. Поэтому, изучая изотопный состав серы древних отложений, можно определить время формирования кислородной атмосферы Земли. Важным механизмом разделения изотопов серы является восстановление сульфатов. В условиях низких темп-р восстановление обычно идёт с помощью сульфатреду-цирующих бактерий. Образующийся сероводород обогащается лёгким изотопом серы, а оставшийся сульфат утяжеляется. Вся сера сульфидных соединений прошла стадию биогенного окисления, в результате чего изотопный состав серы, напр., океанич. сульфатов утяжелён на неск. % по сравнению с серой метеоритов. Эта величина служит важной планетарной константой. Изотопный состав серы месторождений сульфидов цветных тяжёлых металлов позволяет восстанавливать историю атомов серы до момента их фиксации в рудах и решать вопрос об источнике рудного вещества. В частности, выясняется большая роль в рудообразовании серы, которая прошла стадию редукции сульфатов. Установлено, что в магматич. процессы часто вовлекается вещество осадочных пород.

По изотопным отношениям углерода 12C/13C выделяются два вида соединений. Одним свойственно повышенное содержание тяжёлого углерода 1007-75.jpg , напр. углерод осадочных карбонатных отложений; другим - лёгкого (б13C ~ ~ - 20, - 40 %о), напр, углерод нефти, горючих газов, совр. организмов и т. п. При образовании алмазов, карбонатитов в мантии Земли происходит фракционирование изотопного состава углерода. Изотопный состав углерода алмазов и карбонатитов отличается от углерода, напр., карбонатов и одинаков в разных точках земного шара. Изучение изотопного состава углерода позволяет ближе подойти к решению вопроса о происхождении нефти, газа, алмазов, углеводородных соединений в магматич. породах, графита в древних метаморфич. толщах.

Методы изотопных исследований - новая развивающаяся область геологии. В последние годы обнаружены колебания в изотопном составе В, Mg, Cu, Si и нек-рых др. элементов. Изучение геол. значения этих колебаний - задача будущего. А. П. Виноградов.
 

ИЗОТОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ, изотопические эффекты, различия в свойствах изотопов данного элемента или в свойствах соединений, отличающихся изотопным составом, обусловленные разницей их атомных масс. Неодинаковые свойства изотопов, определяемые не массой, а др. характеристиками атомного ядра (проявляющиеся в радиоактивном распаде и т. п.), обычно не относятся к И. э.

Разница в массах изотопов обусловливает различие масс молекул, их моментов инерции, прочности соответствующих хим. связей. Это приводит как к неравномерному распределению изотопов между хим. соединениями при достижении равновесия изотопного обмена (термодинамические И. э.), так и к неодинаковым скоростям одной и той же хим. реакции, протекающей с участием разных изотопных форм реагирующих соединений (кинетические И. э.). Относительное различие масс изотопов тем меньше, чем больше атомный номер элемента. У изотопов водорода оно составляет 100% для дейтерия D (2H) и 200% для трития T (3H) по сравнению с протием H (1H). Поэтому для водорода и гелия И. э. выражены наиболее сильно. К ним относятся, в частности, изотопическое смещение спектральных линий и эффекты, наблюдаемые при переходе в сверхпрово-дящее состояние и в состояние сверхтекучести.

Разница в массах изотопов данного элемента обусловливает неодинаковость свойств у изотопных форм хим. соединения, содержащего этот элемент (таких, как плотность, показатель преломления, вязкость, коэфф. диффузии и др.). Вследствие И. э. изменяются также тер-модинамич. свойства, такие, как теплоёмкость, теплопроводность, теплота испарения, теплота плавления, давление насыщенного пара при данной темп-ре и др., а также частоты колебания атомов в молекулах и в кристаллических решётках.

Использование изотопов в качестве изотопных индикаторов (меченых атомов) основано на представлении об идентичности физ. и хим. свойств изотопов данного элемента. Как показывает опыт, для мн. изотопов это упрощающее представление близко к действительности, и для них величины И. э. (как кинетических, так и термодинамических) не выходят за пределы ошибок хим. эксперимента. Однако для лёгких элементов различия в хим. свойствах изотопов могут быть существенны. Это необходимо учитывать, когда в качестве меченых атомов используются изотопы лёгких элементов, особенно изотопы водорода - дейтерий или тритий. И. э. лежат в основе почти всех известных лабораторных и пром. методов изотопов разделения. Я. M. Варшавский.
 

ИЗОТОПНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, то же, что радиоизотопный ракетный двигатель.
 

ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН, хим. процесс, заключающийся в перераспределении изотопов к.-л. элемента между реагирующими веществами. При И. о. происходит замещение одного изотопа к.-л. элемента на другой его изотоп в молекулах данного вещества без изменения их

элементарного состава. Напр., если хлористый водород HCl, обогащённый тяжёлым изотопом хлора 37Cl, смешать с хлором Cl2 обычного изотопного состава (75,53% 35Cl и 24,47% 37Cl), то вследствие реакций И. о. хлор обогатится тяжёлым изотопом, а хлористый водород обеднится им.

1007-76.jpg
 

Возможности протекания реакций И. о. весьма различны: они могут идти в гомогенных условиях (между растворённым веществом и растворителем, в смеси газов и т. д.), а также в гетерогенных (напр., между твёрдым или жидким веществом и нерастворимым газом). Механизмы реакций И. о. не отличаются от механизмов др. хим. реакций.

Поскольку хим. свойства изотопов одного и того же элемента почти одинаковы, а относительные различия в массах их атомов невелики (за исключением изотопов водорода), то при достижении хим. равновесия И. о. каждый изотоп распределяется между реагирующими веществами почти равномерно. Для изотопов тяжёлых элементов неравномерность не превышает десятых долей процента, для изотопов лёгких элементов (от Li до Cl) не превышает 10% . Только для изотопов водорода неравномерность в распределении между нек-рыми веществами достигает сотен процентов. Распределение изотопов между веществами в состоянии равновесия характеризуется коэфф. распределения а, определяющим соотношение равновесных концентраций изотопов в реагирующих веществах. При равномерном распределении изотопов а = 1. Отклонение от равномерного распределения зависит не только от массы изотопов, но и от хим. состава веществ, между к-рыми происходит И. о. Кроме того, а зависит от темп-ры и во всех случаях по мере её повышения приближается к 1. Скорость протекания И. о. всецело определяется механизмом реакций. В нек-рых случаях И. о. протекает практически мгновенно (напр., при ионных реакциях в растворе), в др. случаях - крайне медленно или же не происходит вовсе. Для ускорения И. о. так же, как и для др. хим. реакций, часто используют различные катализаторы.

И. о. применяют для концентрирова-ния требуемого изотопа. Для этого многократно повторяют процесс обогащения этим изотопом одного из веществ при условии неравномерного распределения изотопов между веществами. Для изотопов водорода и лития, нашедших применение в атомной и термоядерной энергетике, такие методы получили пром. использование. К ним относится, напр., получение тяжёлой воды путём И. о. воды и сероводорода или И. о. воды и водорода:

1007-77.jpg

или

1007-78.jpg

В хим. исследованиях И. о. применяют для выяснения элементарных стадий различных реакций. По скорости протекания И. о. можно иногда лучше, чем по др. реакциям, судить о подвижности атомов в молекулах и о реакционной способности хим. соединении. И. о. используют также в препаративных работах для получения меченых соединений (см. Изотопные индикаторы).

Лит.: Бродский А. И., Химия изотопов, 2 изд. , M., 1957; РогинскийС. 3., Теоретические основы изотопных методов изучения химических реакций, M., 1956.

С. д. Вайсберг.
 

ИЗОТОПОВ РАЗДЕЛЕНИЕ, выделение чистых изотопов из смеси изотопов данного элемента или обогащение смеси отд. изотопами. И. р.- важная проблема, имеющая большое науч. и практич. значение. С момента открытия изотопов и до 1930-х гг. попытки И. р. производились гл. обр. для обнаружения изотопов у стабильных элементов, измерения их массы и изотопного состава. Удавалось выделить лишь небольшие (индикаторные) количества нек-рых элементов, незначительно обогащённых изотопами. В 30-х гг. начались фундаментальные исследования атомных ядер, ядерных реакций, взаимодействия частиц с ядрами и т. д. Достоверность экспериментальных данных и интерпретация полученных результатов в значит, мере зависели от чистоты и доступного количества изотопа. Но получение чистых изотопов даже в миллиграммовых количествах являлось сложной задачей. Были выделены лишь небольшие количества обогащённых смесей изотопов гл. обр. лёгких элементов. Только дейтерий начали производить в пром. масштабах. Дальнейшее развитие техники И. р. было вызвано установлением в 1939 реакции деления 235U под действием нейтронов, к-рое открыло перспективу использования ядерной энергии в мирных и воен. целях (см. Ядерная энергетика, Ядерный реактор, Ядерное оружие}. Получение в больших количествах изотопов U и некоторых др. элементов, необходимых в качестве "ядерного горючего" или материалов для ядерной техники, превратилось с этого момента в важную задачу. Для её решения были построены огромные заводы.

Существует ряд методов И. р. Все они основаны на различиях в свойствах изотопов и их соединений, связанных с различием масс их атомов. Для большинства элементов относительная разность масс изотопов весьма мала. Этим определяется сложность задачи.

Эффективность И. р. характеризуется коэфф. разделения ое. Для смеси двух изотопов1007-79.jpg , где С' и (1-С')- относительные содержания лёгкого и тяжёлого изотопов в обогащённой смеси, а С" и (1- С") - в первичной смеси. Для большинства методов а лишь немного больше единицы, поэтому для получения высокой изотопной концентрации единичную операцию И. р. приходится многократно повторять. Только при электромагнитном разделении а составляет 10-1000 за 1 цикл разделения. Выбор метода И. р. зависит от свойств разделяемого вещества, требуемой степени разделения, необходимого количества изотопов, экономичности процесса (при значит, масштабе произ-ва изотопов) и т. п.

Газовая диффузия через пористые перегородки. Газообразное соединение разделяемого элемента при достаточно низких давлениях ~0,1 н/м2 (~10-3 мм рт. ст.) "прокачивается" через пористую перегородку, содержащую до 106 отверстий на 1 см2 (рис. 1). Лёгкие молекулы проникают через перегородку быстрее тяжёлых, т. к. скорости молекул обратно пропорциональны квадратному корню из их молекулярного веса (см. Диффузия). В результате газ обогащается лёгкой компонентой по одну сторону перегородки и тяжёлой - по другую. Если разница в молекулярных массах очень мала, то необходимо повторение этого процесса тысячи раз. Количество операций разделения п определяется соотношением: q = а", где q - необходимая степень разделения. На этом методе основана работа гигантских газодиффузионных з-дов для получения 235U из газообразного UF6 (а ~ 1,0043). Для получения необходимой концентрации 235U требуется около 4000 единичных операций разделения (рис 2).
 

1007-80.jpg

Рис. 1. Схема устройства для разделения изотопов методом газовой диффузии.

Рис 3. Схема устройства для разделения изотопов методом противопоточной масс-диффузий.

1007-81.jpg

Диффузия в потоке пара (противопоточная масс-диффузия). И. р. происходит в цилиндрич. сосуде (колонне), перегороженном вдоль оси диафрагмой, содержащей ок. 103 отверстий на 1 см2 (рис. 3). Газообразная изотопная смесь движется навстречу потоку вспомогательного пара. Вследствие градиента (перепада) концентрации газа и пара в поперечном сечении цилиндра и большего коэфф. диффузии для лёгких молекул происходит обогащение лёгким изотопом части газа, прошедшего сквозь поток пара в левую часть цилиндра. Обогащённая часть выводится из верхнего конца цилиндра вместе с осн. потоком пара, а оставшаяся в правой половине часть газа движется вдоль диафрагмы и отводится из аппарата. Пар, проникший в правую часть, конденсируется. На разделительных установках,

состоящих из неск. десятков послсдо вательно соединённых диффузионных колонок с испаряющейся жидкостью (ртуть, ксилол и др.), разделяются в лабораторных масштабах (до 1 кг) изотопы неона, аргона, углерода, криптона, серы (рис. 4).

Термодиффузия. Термодиффузионная разделительная колонка состоит из двух коаксиально расположенных труб, в к-рых поддерживаются различные темп-ры (рис. 5). Разделяемая смесь вводится между ними. Перепад темп-р ДТ между поверхностями труб создаёт диффузионный поток, что приводит к появлению разности концентрации изотопов в поперечном сечении колонки (см. Термодиффузия). Одновременно перепад темп-р приводит к возникновению конвективных вертикальных потоков газа (см. Конвекция). Вследствие этого более лёгкие изотопы накапливаются у горячей поверхности внутр. трубы и движутся вверх. Коэфф. разделения где 1007-82.jpg- постоянная термодиффузии, 1007-83.jpg зависящая от относит, разности масс изотопов, а Т = = (T1 + T2)/2. Термодиффузионный метод позволяет разделять изотопы как в газообразной, так и в жидкой фазе. Возможный ассортимент разделяемых изотопов шире, чем при разделении методом газовой диффузии или диффузии в потоке пара. Однако для жидкой фазы Ct мало. Метод удобен при И. р. в лабораторных условиях вследствие простоты, отсутствия вакуумных насосов и т. д. Этим методом был получен Не с содержанием 0,2% 3He (в природной смеси 1,5*10-5 %), изотопы 18O, 15N, 13C, 20Ne, 22Ne, 35Cl, 84Kr, "Kr с концентрацией >99,5%. Термодиффузия использовалась в пром. масштабе в США для предварительного обогащения 235U перед окончательным разделением его на электромагнитной установке. Термодиффузионный завод состоял из 2142 колонн высотой 15 м.

Рис. 5. Схема термодиффузионной разделительной колонки.

1007-84.jpg
 

Дистилляция (фракционная перегонка). Поскольку, как правило, изотопы имеют различные давления насыщенного пара, напр. p1 и p2, и различные точки кипения, то возможно разделение изотопов путём фракционной перегонки. Используются фракционирующие колонны с большим числом ступеней разделения; а зависит от отношения р12 и его значение уменьшается с ростом молекулярной массы и темп-ры. Поэтому процесс наиболее эффективен при низких темп-pax. Дистилляция использовалась при получении изотопов лёгких элементов - 10B, 11В, 18O, 13N, 13C,а в пром. масштабе для получения сотен тонн тяжёлой воды в год.

Изотопный обмен. Для И. р. используются также хим. реакции, в к-рых изотопы разделяемого элемента обмениваются местами. Так, напр., если привести в соприкосновение хлористый водород HCl с бромистым водородом HBr, в к-рых первоначальное содержание дейтерия D в водороде было одинаковым, то в результате обменной реакции содержание D в HCl будет несколько выше, чем в HBr (см. Изотопный обмен). Применение неск. ступеней позволяет получать высокое обогащение водорода, азота, серы, кислорода, углерода, лития отдельными изотопами.

Центрифугирование. В центрифуге, вращающейся с большой окружной скоростью (100 м/сек), более тяжёлые молекулы под действием центробежных сил концентрируются у периферии, а лёгкие молекулы - у ротора центрифуги. Поток пара во внешней части с тяжёлым изотопом направлен вниз, а во внутренней с лёгким изотопом - вверх. Соединение неск. центрифуг в каскад обеспечивает необходимое обогащение изотопов. При центрифугировании а зависит не от отношения масс атомов разделяемых изотопов, а от их разности. Поэтому центрифугирование пригодно для разделения изотопов и тяжёлых элементов. Благодаря совершенствованию центрифуг метод стал применяться для пром. разделения изотопов урана и др. тяжёлых элементов.

Электролиз. При электролизе воды или водных растворов электролитов выделяющийся на катоде водород содержит меньшее количество дейтерия, чем исходная вода. В результате в электролизёре растёт концентрация дейтерия. Метод применялся в пром. масштабах для получения тяжёлой воды. Разделение др. изотопов лёгких элементов (лития, калия) электролизом их хлористых солей производится только в лабораторных количествах.

Электромагнитный метод. Вещество, изотопы к-рого требуется разделить, помещается в тигель ионного источника, испаряется и ионизуется. Ионы вытягиваются из ионизационной

камеры сильным электрич. полем, формируются в ионный пучок и попадают в вакуумную разделительную камеру, помещённую в магнитное поле H, направленное перпендикулярно движению ионов. Под действием магнитного поля ионы движутся по окружностям с радиусами кривизны, пропорциональными корню квадратному из отношения массы иона M к его заряду е. Вследствие этого радиусы траектории тяжёлых и лёгких ионов отличаются друг от друга (рис. 6).

1007-85.jpg

Рис. 6. Схематическое изображение электромагнитного разделительного устройства; точки показывают направление магнитного поля, перпендикулярное плоскости рисунка.

Это позволяет собирать ионы различных изотопов в приёмники, расположенные в фокальной плоскости установки (см. Масс-спектрометры).

Производительность электромагнитных установок определяется значением ионного тока и эффективностью улавливания ионов. На больших установках ионный ток колеблется от десятков до сотен ма, что даёт возможность получать до неск. граммов изотопов в сутки (суммарно по всем изотопам). В лабораторных сепараторах производительность в 10-100 раз ниже.

Электромагнитный метод характеризуется высоким а и возможностью одновременного разделения всех изотопов данного элемента. Обычно на больших пром. установках для одной ступени разделения a ~ 10-100, в лабораторных - в 10-100 раз выше. В большинстве случаев при разделении электромагнитным методом достаточно одной ступени, редко производится повторное разделение предварительно обогащённых изотопных материалов для получения изотопов особо высокой частоты.

Осн. недостаток метода -относительно низкая производительность, высокие эксплуатационные затраты, значит, потери разделяемого вещества.

Электромагнитный метод впервые позволил получить килограммовые количества 235U. Электромагнитный э-д в Oк-Ридже (США) имел 5184 разделительные камеры -"калютроны" (рис. 7). Вследствие высокой универсальности и гибкости электромагнитные установки используются для разделения изотопов ~ 50 элементов периодич. системы в количествах от мг до сотен г и являются осн. источником обеспечения изотопами н.-и. работ и нек-рых практич. применений изотопов (см., напр., Изотопные индикаторы).

Наряду с большими электромагнитными разделительными установками для пром. производства изотопов широкое применение получили лабораторные сепараторы. Они используются для получения радиоактивных изотопов, необходимых для ядерной спектроскопии, для изучения взаимодействия ионов с твёрдым телом (при ионном внедрении и для др. целей).

Другие методы разделения. Помимо перечисленных, существует ряд др. методов, применение к-рых носит ограниченный характер или находится в стадии исследований или технич. усовершенствований. К ним относятся: получение 3He, основанное на явлении сверхтекучести 14He; разделение посредством диффузии в сверхзвуковой струе газа, расширяющейся в пространстве с пониженным давлением; хроматографич. разделение, основанное на различии в скоростях адсорбции изотопов: биол. способы разделения.

Методы И. р. имеют особенности, определяющие области их наиболее эффективного применения. При И, р. лёгких элементов с массовыми числами ок. 40 экономически более выгодны и эффективны дистилляция, изотопный обмен и электролиз. Для разделения изотопов тяжёлых элементов применяются диффузионный метод, центрифугирование и электромагнитное разделение. Однако газовая диффузия и центрифугирование могут быть использованы, если имеются газообразные соединения элементов. Поскольку таких соединений мало, реальные возможности этих методов пока ограничены. Термодиффузия позволяет разделять изотопы как в газообразном, так и в жидком состоянии, но при разделении изотопов в жидкой фазе а мало. Электромагнитный метод обладает большим а, но имеет малую производительность и применяется гл. обр. при ограниченных масштабах произ-ва изотопов.

Для обеспечения научно-исследовательских работ и практич. применений изотопов в СССР создан Государственный фонд стабильных изотопов, обладающий запасом изотопов почти всех элементов. Регулярно производится разделение значит. количеств дейтерия 10B, 13C, 15N, 18O, 22Ne и др. изотопов. Организован также выпуск различных хим. препаратов, меченых стабильными изотопами.

Лит.: Бродский А. И., Химия изотопов, M., 1952; Смит Г., Атомная энергия для военных целей, пер, с англ., M., 1946; Физический энциклопедический словарь, т. 4, M., 1965: Розен A. M., Теория разделения изотопов и колоннах, M., 1960; Джонс К., Ферри В., Разделение изотопов методом термоднффуэии, пер. с англ., M., 1947; Koch J. [ed..l, Electromagnetic isotope separators and applications of ele-ctromagnetically enriched isotopes, Amst., 1958. В. С. Золотарёв.
 

ИЗОТОПЫ (от изо... и греч. topos- место), разновидности одного хим. элемента, занимающие одно место в пери-одич. системе элементов Менделеева, но отличающиеся массами атомов. Хим. свойства атомов, т. е. принадлежность атома к тому или иному хим. элементу, зависят от числа электронов и их расположения в электронной оболочке атома (см. Атом). Место хим. элемента в пе-риодич. системе элементов определяется его порядковым номером Z, равным числу электронов в оболочке атома или, что то же самое, числу протонов, содержащихся в атомном ядре. Кроме протонов , в ядро атома входят нейтроны, масса каждого из к-рых приблизительно равна массе протона. Количество нейтронов N в ядре атома с данным Z может быть различным, но в определённых пределах. Напр., в ядре атома гелия (Z = 2) может содержаться 1, 2, 4 или 6 нейтронов. Полное число протонов Z и нейтронов N в ядре (наз. общим термином нуклоны) определяет массу ядра и по существу массу всего атома. Это число А - Z + N наз. массовым числом атома. От соотношения чисел протонов и нейтронов в ядре зависят стабильность или нестабильность ядра, тип распада радиоактивного ядра, спин, магнитный дипольный момент, электрический квадруполъный момент ядра и нек-рые др. его свойства (см. Ядро атомное). T. о., атомы с одинаковым Z, но с различным числом нейтронов N обладают идентичными хим. свойствами, но имеют различные массы и различные ядерные свойства. Эти разновидности атомов также наз. И. Для обозначения любых разновидностей атомов, независимо от их принадлежности к одному элементу, применяют термин нуклиды.

Массовое число И. приводится сверху слева от хим. символа элемента. Напр., И. гелия обозначаются: 3He, 4He, 8He, 8He. Более развёрнутые обозначения:

12Не3, 22Не4, 42He6 и 62Не8, где нижний индекс указывает число протонов Z, верхний левый индекс - число нейтронов N, а верхний правый - массовое число. При обозначении И. без применения символа элемента массовое число А даётся после наименования элемента: ге-лий-3, гелий-4 и т. п.

Массы атомов M, выраженные в атомных единицах массы, лишь немного отличаются от целых чисел. Поэтому разность M - А всегда правильная дробь, по абс. величине меньше 1/2, и т. о. массовое число А есть ближайшее к массе атома M целое число. Знание массы атома определяет полную энергию 1007-87.jpg связи всех нуклонов в ядре. Эта энергия выражается соотношением 1007-88.jpg , где с - скорость света в вакууме, 1007-89.jpg- разность между суммарной массой всех входящих в ядро нуклонов в свободном состоянии и массой ядра, к-рая равна массе нейтрального атома без массы всех электронов.

Первое доказательство того, что вещества, имеющие одинаковое хим. поведение, могут иметь различные физ. свойства, было получено при исследовании радиоактивных превращений атомов тяжёлых элементов. В 1906-07 выяснилось, что продукт радиоактивного распада урана - ионий и продукт радиоактивного распада тория - радиоторий имеют те же хим. свойства, что и торий, однако отличаются от последнего атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. Более того, как было обнаружено позднее, все три элемента имеют одинаковые оптические и рентгеновские спектры. Такие вещества, идентичные по хим. свойствам, но различные по массе атомов и нек-рым физ. свойствам, по предложению 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.
 

2005-2009 © ShareIdeas.biz

Rambler's Top100