Γιατί τα αέρια ισότοπα ενός στοιχείου να διαχωριστούν με διάχυση;
1. Βασικά στοιχεία διάχυσης:
* Η διάχυση είναι η διαδικασία όπου τα σωματίδια μετακινούνται από μια περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης.
* Στα αέρια, αυτή η κίνηση οδηγείται από την τυχαία κίνηση μεμονωμένων μορίων.
2. Ισότοπα και μάζα:
* Τα ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφέρουν στον αριθμό των νετρονίων.
* Αυτή η διαφορά στον αριθμό των νετρονίων οδηγεί σε διαφορά στην ατομική τους μάζα.
3. Διάχυση και μάζα:
* Τα ελαφρύτερα ισότοπα (με λιγότερα νετρόνια) έχουν υψηλότερη μέση ταχύτητα σε σύγκριση με τα βαρύτερα ισότοπα (με περισσότερα νετρόνια) στην ίδια θερμοκρασία.
* Αυτή η διαφορά στην ταχύτητα οδηγεί σε μια διαφορά στα ποσοστά διάχυσης τους:τα ελαφρύτερα ισότοπα διαχέονται ταχύτερα από τα βαρύτερα.
4. Διαχωρισμός με διάχυση:
* Εάν ένα μείγμα αέσης ισοτόπων επιτρέπεται να διαχέεται μέσω πορώδους μεμβράνης ή φραγμού, τα ελαφρύτερα ισότοπα θα περάσουν από τη μεμβράνη ταχύτερα από τα βαρύτερα ισότοπα.
* Αυτή η διαφορά στους ρυθμούς διάχυσης μπορεί να αξιοποιηθεί για να διαχωρίσει μερικώς τα ισότοπα.
5. Πρακτικά παραδείγματα:
* Ο διαχωρισμός των ισοτόπων ουρανίου (Ουράνιο-235 και ουράνιο-238) για το πυρηνικό καύσιμο είναι ένα κλασικό παράδειγμα χρήσης της αέρια διάχυση.
* Ο διαχωρισμός των ισοτόπων άλλων στοιχείων Όπως το χλώριο και το νέον μπορούν επίσης να επιτευχθούν μέσω τεχνικών διάχυσης.
Συνοπτικά: Η διαφορά στη μοριακή μάζα μεταξύ των αέριων ισοτόπων οδηγεί σε διαφορά στα ποσοστά διάχυσης τους, επιτρέποντας τον μερικό διαχωρισμό τους. Αυτή η αρχή αποτελεί τη βάση της μεθόδου αέρια διάχυσης που χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές, ιδιαίτερα στην πυρηνική βιομηχανία.
