Die Temperaturabhängigkeit des heterogenen Isotopenaustausches an der Oberfläche von Ionenkristallen

Abstract

Zusammenfassung Messungen des heterogenen Isotopenaustausehes von markierten Strontiumionen bzw. markierten Sulfationen an der Oberfläche von Strontiumsulfat zeigten, daß die Zahl der austauschfähigen Ionen an der Oberfläche innerhalb eines größeren Temperaturbereiches (0 bis 40 °C) sehr stark von der Temperatur abhängt. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Wassermoleküle, die sich unmittelbar an der Oberfläche der Ionenkristalle befinden, z. T. erst weit oberhalb 0 °C ihre volle Beweglichkeit erreichen. In dem Lösungsmittelgemisch Methanol/Wasser (Erstarrungspunkt -40 °C) findet bereits bei -18 °C kein Isotopenaustausch mehr statt. Dies wird durch eine Anreicherung der Wassermoleküle an der Oberfläche der Ionenkristalle erklärt. Für die Aktivierungsenergie des heterogenen Isotopenaustausches wurden folgende Werte gefunden: im System BaSO4/Ba++ 12,0 kcal/Mol, im System BaSO4/SO4 --15,7 kcal/Mol, im System SrSO4/Sr++ 5,2 kcal/ Mol und im System SrSO4/SO4 -- 9,0 kcal/Mol. Diese Aktivierungsenergie wird darauf zurückgeführt, daß die Ionen beim Übertritt aus der Oberfläche in die Lösung die Gitterkräfte überwinden und beim Übertritt aus der Lösung an die Oberfläche der Kristalle zumindest einen Teil der Hydrathülle abstreifen müssen.