химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

уменьшаться. Как правило, тяжелые изотопные молекулы характеризуются большей плотностью, чем легкие. Так, плотность дейтерохлороформа при 20° С равна 1,5012, bvto время как плотность СНС13 равна 1,4892. Если рост плотности превышает рост молекулярной массы, мольный объем тяжелой разновидности уменьшается по сравнению с легкой разновидностью; при противоположных соотношениях, т. е. в случаях, когда плотность растет медленнее молекулярной массы, мольный объем будет увеличиваться. Например, отношение мольных объемов Не4 и Не8 при 3 20 К составляет 0,547, но это отношение для D20 и Н20 при 20° С составляет 1,0040.

В случае воды имеется уникальная возможность сравнения плотности трех изотопных разновидностей: Н20, D20 и Т20; величины плотности этих веществ при 20° С равны соответственно 0,99823; 1,10533 и 1,21459.

Интересно сопоставить максимальные плотности тяжеловодородной и тяжелокислороднрй разновидностей воды, а также температуры максимальных. плотностей; соответствующие данные представлены в табл. 6.

Теория вязкости жидкости приводит к следующему выводу относительно влияния изотопного состава на вязкость. Замещение легкого изотопа на тяжелый в соединениях с малой молекулярной массой приводит к относительно значительному повышению молекулярной массы, а поскольку вязкость жидкости, по Эйрингу, пропорциональна молекулярной массе М:

Л = Ю"3 М2*Т2 exp(E*/RT) (2.5)

{Ум молекулярный объем, Д#пар — теплота парообразования, Й}'—> энергия активации вязкого течения), то это должно приводить и к повышению вязкости. Теория вязкости показывает также, что изменение вязкости при изотопном замещении пропорционально разности (а?3 — а^3), где а ?—- электронная поляризуемость. В молекулах с относительно большой молекулярной массой изотопное замещение приводит к малому изменению М, и поэтому существенную роль начинает играть разность (о$3 — «л3). Соотношение поляризуемостей а, и ал может быть таково, что в ряде случаев т]т будет меньше г\л.

Эксперимент полностью согласуется с этими выводами из теории вязкости. Так, вязкость D2 при 21 К в 2,85 больше вязкости Н2; вязкость D20 при 20° С больше вязкости Н20 в 1,2452 раза. В то же время вязкость CDC13 при 20° С равна 0,980 вязкости СНС13.

Во всех изученных случаях, где оказалось возможным провести сопоставление, скорость распространения звука в тяжелых изотопных модификациях меньше, чем в легких. Так, при 20° С скорость звука в CDC13 и CHClg. составляет 991 и 1002 м/с; для dH6NDs и CeH5NHa эти величины равны соответственно 1639 и 1660 м/с.

Адиабатическая сжимаемость р = (и <— скорость

звука, р плотность), напротив, у тяжелых изотопных

0,Н 0,6

Рис. 7. Теплота смешения . ,

изотопов водорода при ристиках жидкофазного гетеро20,4 К (#т — мольная доля генного равновесия и, прежде более тяжелого компонента), всего, на критической температуре растворения. Так, если ТкР системы С6Н5ОН •—Н20 равна 66, Г С, то в системе C6H5OD — D20 Ткр = 79,0° С.

В абсолютно подавляющем большинстве случаев растворимость твердых электролитов в тяжеловодородной воде заметно меньше, чем в обычной. В ряде случаев понижение растворимости достигает нескольких десятков процентов. Понижение растворимости качественно можно объяснить, исходя из уравнения идеальной растворимости, поскольку изотопный эффект сказывается, прежде всего, на теп лотах растворения.

В заключение этого раздела в табл. 7 приведена сводка данных по свойствам тяжеловодородной воды D20 по сравнению с водой обычного изотопного состава.

Влияние изотопного состава соединений на химическое равновесие. Реакции изотопного обмена. Выше было показано, что изотопные разновидности молекул характеризуются различной энергией связи. Это предопределяет различие теплот (энтальпий) образования соединений одинакового химического, но различного изотопного состава. Таким образом, тепловой эффект химических реакций с участием

различных изотопных разновидностей будет различным. Отсюда следует, в соответствии с известными положениями химической статики (уравнения изобары либо изохоры химической реакции), что эти реакции должны характеризоваться и различными константами равновесия. Действительно, экспериментальное определение констант равновесия химических реакций с участием различных изотопных

Таблица 7

Свойства D»0 и Н»0

Показатель

D.0

Н,0

Температура кипения, °С Температура плавления, °С Критическая температура, °С Давление насыщенного пара при 20° С, кН/м2

Теплота испарения при 25° С, кДж/кмоль Теплота плавления, МДж/кмоль Теплоемкость при 20° С, кДж/ (кмоль-°С) Температура максимальной плотности, °С Криоскопическая постоянная Плотность при 20° С, Мг/м3 Поверхностное натяжение при 25? С, мН/м Вязкость при 20° С, мН*с/м3 Диэлектрическая проницаемость при 25° С Показатель преломления при 20° С Скорость звука при 20° С, м/с Константа автопротолиза при 20° С

101,431 3,813 371,6

2,010 45,423

6,343 84,57 11,24

1,10536

1,10536 71,93

1,2514 78,26

1,328300 1447

1,49. Ю^15

100,0

страница 11
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
вступить в наследство после смерти гражданского мужа
четрные линзы купить
устроители концерта киркорова
стол роберт 26

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)