同位体交換反応について

質問

放射線取り扱い主任者試験問題を勉強しているものです。
問題にあった同位体交換反応について調べていたら疑問点が出てきて
本を読んでも詳しく載ってないので質問させていただきます。

質問としましては
どういう状態のときに同位体交換反応が起こるかということです。

起こるとき
・水溶液中にFe2+イオンとFe3+イオンの鉄同位体
・炭酸バリウムBaCO3（固体）と水蒸気を含む空気中の二酸化炭素CO2の　炭素同位体

起こらないとき
・ナフタレンのベンゼン溶液における両化合物の水素同位体
・エタノール水溶液における水とエタノールのエチル基の水素同位体

と答えにありまして理由が特に記載されていなく
調べたのですがよくわかりませんでした。

個人的な見解としては
結合の種類やイオン化などが関係しているのではないかと
考えているのですが…

もしわかる方がいらっしゃったら是非教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.2

jamf0421 · ベストアンサー

「水溶液中にFe2+イオンとFe3+イオンの鉄同位体」のようなものは、電子が移動すればよいですね。
その他のものは結合の組み換えが起こるか起こるか起こらないかで決まります。逆に同位体交換が認められたら、結合の組み換えが起こったという証明になります。
BaCO3+C*O2⇔BaC*O3+CO2
と同位体（Cと*C）が入れ替わるなら、結合が切れて組み替えが起こったということです。
CH3CH2-OH+D2O⇔CH3CHD-OH（あるいはCH2DCH2-OH）+HDO
は起こらないでしょうが
CH3CH2-OH+D2O⇔CH3CH2-OD+HDO
は起こるでしょう。
この場合、-OHのような極性の強いHは離れ易いから交換しやすいといえるでしょう。ただし、軽率に一般論をいうのは怖いので避けます。
なお、しかし結合を組み買える触媒があれば、同位体交換は行きます。
H2+D2⇔2HD
はガスを混ぜただけでは行きませんが、水素が乖離吸着する触媒があれば簡単にHDができてきます。

お礼

エタノールの問題はＯＨ基との平衡状態は起きるということですよね？
確かに一般的にそうですよね。
だからエチル基とではまず起きないんですよね。

ありがとうございます！

回答No.1

usokoku

各反応の化学反応式を知っているとして
上から
平衡反応
平衡反応
化学反応式が作れない。
化学反応式が作れない。

とここまでかけばわかるて゛しよう

お礼

起こらないときは平衡反応が起きないから
ということでよろしいでしょうか？

ありがとうございます！