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本书采用符号说明1

第一章 绪言9

一、同位素概念的提出及发展9

二、同位素的用途9

三、同位素分离方法的分类9

2.气体扩散法11

3.离心法11

1.电磁分离法11

四、物理法11

4.热扩散法12

5.蒸馏法13

五、化学法15

6.电解法15

7.电泳法16

8.化学交换法18

第二章 热力学同位素效应20

一、引言20

2.分子的简正振动和零级能21

1.分子的能级和分子光谱21

二、用统计力学计算同位素交换平衡常数21

3.玻耳兹曼分布22

4.配分函数23

5.约化配分函数比24

6.Bigeleisen-Mayer长式、短式和1/24规则26

三、热力学同位素效应的某些规律性31

7.约化配分函数比与温度的关系31

9.约化配分函数比和化学键32

8.约化配分函数比与同位素质量的关系32

10.化学交换平衡中的同位素效应34

10.1.同位素富集的方向性34

10.2.化学物种和同位素交换平衡常数35

10.3.同位素交换平衡常数与温度的关系37

10.4.同位素交换平衡常数与压力的关系37

四、约化配分函数比的理论计算38

11.Born-Oppenheimer近似原理38

12.分子模型39

13.简正坐标和简正振动39

14.内坐标41

15.力场和力常数42

16.以内坐标表示的G-F行列法42

五、对称性和分子振动44

17.对称元和点群44

18.点群在对称操作下的动态特性47

19.红外和拉曼光谱中的选择定则49

20.频率的兼并50

21.双原子分子51

六、G-F行列法计算举例51

22.直线型X-M-X分子54

23.平面三角型分子MX357

24.四面体型分子MX459

25.正八面体型分子MX863

七、热力学同位素效应的变化规律和预测65

26.同位素效应解析65

27.化学信息和同位素效应67

28.同位素交换反应的分类和同位素效应的预测70

一、引言74

第三章 同位素在两相间分配的理论74

二、络合反应对同位素分离系数的影响75

1.第Ⅰ相中的同位素交换平衡76

2.第Ⅱ相中的同位素交换平衡76

3.两相间的同位素交换平衡77

4.络合反应与同位素单级分离系数78

5.12Kz或f1(z,0)/fr(z,0)的物理化学意义80

6.化学反应的同位素效应81

三、某些分离体系的同位素分离系数的理论考察83

7.第Ⅰ相中存在MX的体系86

四、有络合反应的同位素两相分配理论应用举例86

8.第Ⅰ相中存在二级络合物、第Ⅱ相中不存在配位体的体系88

9.第Ⅰ相中存在MX、第Ⅱ相中存在MY的体系90

五、电子交换体系的两相分配理论92

六、两相分配理论和离子交换体系的铀同位素分离系数93

第四章 同位素交换反应的速度和机制100

一、引言100

二、交换反应速率式101

三、研究方法102

四、溶液中的同位素交换机制103

1.电子传递机制105

2.1.缔合机制108

2.原子授受机制108

2.2.解离机制110

五、络盐中的同位素交换111

六、溶液中同位素交换的催化机制114

七、化学性质的相似性和同位素交换速度116

第五章 分离柱特性和同位素色谱分离柱119

一、引言119

1.理论塔板121

二、分离柱特性121

2.传质系数、传质方程和浓度势(Concentration Driving Potenfial)122

3.传质单元高度(HTU)124

4.柱的操作和起动时间(Start Up Time)126

5.逆流操作柱的稳定态127

三、色谱柱特性128

6.色谱柱操作129

7.排代色谱特性130

8.单级分离系数的测定131

9.色谱柱中的传质参数134

四、色谱法分离同位素的理论136

10.Glueckauf的塔板理论137

11.垣花秀武(H.Kakihana)的同位素分离理论141

11.1.斜率系数(Slope Coefficient)和富集系数(Enrichment Coefficient)141

11.2.起动时间ta144

11.3.富集区和贫化区宽度及变化147

11.4.单位体积单位时间内的最大供料量Upmax148

11.5.Di和g的物理意义149

五、色谱柱分离同位素的回顾与展望150

第六章 锂同位素分离156

一、引言156

二、离子交换法156

1.单级分离系数和交换速度156

2.离子交换的柱分离162

三、汞齐法163

3.历史回顾163

4.单级分离系数164

5.单级分离系数167

四、熔盐逆流电迁移法167

6.理论塔板当量高度168

7.电迁移过程中同位素的动态分布170

8.锂熔盐的逆流电迁移装置170

五、冠状化合物分离锂同位素173

9.冠状化合物173

10.冠状化合物和锂同位素分离175

一、重水的生产182

第七章 氢同位素分离和重水的生产182

1.GS法183

2.单温和双温法的工作状态与有关参量185

3.H2O/HD，NH3/HD和NH3NH2/HD交换法187

4.方法的评价189

二、氚的除去191

第八章 硼同位素分离193

一、化学交换蒸馏法193

1.常温化学交换蒸馏193

2.低温化学交换蒸馏195

3.单级分离系数196

二、离子交换法196

4.柱分离202

第九章 化学交换法分离铀同位素205

一、引言205

二、液-液交换法207

1.U(Ⅲ)-U(Ⅳ)同位素交换平衡207

2.萃取剂和络合剂208

3.两相的物理化学条件209

4.同位素交换塔和回流209

5.CHEMEX法的优点211

三、固-液交换法212

6.利用UO22+化学物种之间的同位素交换体系212

6.1.单级分离系数212

6.2.HETP217

7.利用U(Ⅳ)化学物种之间的同位素交换体系223

8.利用U(Ⅳ)-U(Ⅵ)之间的同位素交换反应226

8.1.U(Ⅳ)-U(Ⅵ)同位素交换平衡226

8.2.U(Ⅳ)-U(Ⅵ)同位素交换动力学229

8.3.阳离子交换U(Ⅳ)-U(Ⅵ)氧化-还原排代色谱法分离铀同位素235

8.4.阴离子交换U(Ⅳ)-U(Ⅵ)氧化-还原排代色谱法分离铀同位素251