中度冷却氙气中的异位素显著分层

我们使用质谱法 (MS)、数值建模和密度泛函理论研究了自然氙在凝结温度 (Tc) 和结晶点的近似分离现象。Ar2、Ar3 和 Ar4 簇的形成能分别为 0.30、0.52 和 0.70 kJ/Ar 原子，显示出 Ar 趋向于聚集的倾向。在 T > Tc 时，由于二聚体的形成，40Ar、38Ar 和 36Ar 的 apparent 分离系数分别为 ${\alpha}$40 = 0.80、${\alpha}$38 = 1.07 和 ${\alpha}$36 = 1.28；而在室温下进行的 MS 分析中未观察到二聚体，这表明它们被保留在低温器中。在 T < Tc 时，分离系数增大（${\alpha}$40 = 0.56、${\alpha}$38 = 2.24 和 ${\alpha}$36 = 1.67），这是由于 38Ar 和 36Ar 在 40Ar 冷凝物中的凝结热与溶解热之间存在 170-520 J/mol 的差异。在固相形成过程中，由于动力学因素，40Ar 优先冷却结晶，分离系数为 ${\alpha}$40 = 0.69、${\alpha}$38 = 1.57 和 ${\alpha}$36 = 1.42。