同位体効果

同位体効果（どういたいこうか、英語: isotope effect）は、物質や化合物を構成する原子の同位体に起因して、物性、反応性が変化する事や、同位体比が変化する事をいう。

同位体効果は大きくわけて二種類あり、質量に起因するものと核の形状や電荷分布が異なることに起因するものがある。

前者を質量効果といい、物理的・化学的性質が異なり、原子番号が小さい同位体ほど顕著になり、水素の同位体である重水素やトリチウムで最大となる。

後者を体積効果といい、核の体積・形・電荷分布の違いにより外部の電子状態に影響を与え、こちらは逆にウランのような原子番号が大きな同位体ほど顕著である。

同位体効果は物理的性質はもとより化学反応の速度などにも影響を与える。分子分光学における同位体効果は同位体存在比の測定に用いられる。

このような同位体効果を用いることによって重水素やウランを分離するなどといった同位体の分離が可能となる^[1]。

超伝導における同位体効果

BCS理論に基づく超伝導体において、電子-格子相互作用の格子振動を担う原子を、その同位体に置換した場合、その同位体原子と元の原子の質量の違いから、超伝導になる転移温度が変化する現象のこと。

通常、同位体が元の原子より軽ければ、転移温度は上がり、逆に重ければ下がる。