химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

00 0,000 374,3

2,333 44,037

6,012 75,34

3,98

0,99823

0,99823 71,97

1,0050 78,54

1,332987 1352

5,11 - Ю-15

разновидностей показывает хотя и небольшое, но четко фиксируемое различие. Так, константы равновесия процесса диссоциации молекулы водорода на атомы составляют при 1000° С для протия — 6,45 . 1(Г18, для HD — 2,48 • 1СГ18, для дейтерия 3,71 * 10 18, для молекулы НТ—3,26 X X Ю-18 и, наконец, для трития — 3,01 • Ю-18.

Константы равновесия реакций с участием изотопных разновидностей молекул, образованных более тяжелыми, чем водород, элементами, будут в соответствии с уменьшением изотопного эффекта различаться меньше, чем в приведенном примере реакций с участием изотопов водорода.

Изотопный эффект в химическом равновесии приводит к одному весьма интересному в теоретическом и чрезвычайно важному в практическом отношении следствию. Речь идет о так называемых реакциях изотопного обмена.

3 5-10

33

В соответствии с законом изотопного состава соотношение между легкими и тяжелыми изотопами данного элемента постоянно и не зависит от того, в какое соединение входит этот элемент. Так, например, отношение С13/С12 во всех природных соединениях углерода всегда составляет 1,12 * Ю~2. Если барботировать определенное количество углекислого газа через водный раствор карбоната, то в результате установившегося равновесия соотношение С13/С12 в карбонате несколько увеличится, а в С02 соответственно уменьшится. Этот процесс передается следующим уравнением реакции:

С12ОГ~ + Си02 » С^ОГ" + С1202. (2.6)

Подчеркиваем, что эта запись вовсе не означает, что в реакцию был введен углекислый газ, в котором углерод полностью был представлен изотопом С13, а также то, что в результате обменной реакции этот изотоп С18 полностью

перешел в ион СО~; данная форма записи означает лишь, что в результате установившегося равновесия отношение С13/С12, одинаковое вначале в обоих компонентах, перераспределилось в пользу иона карбоната. Константа равновесия процесса (2.5)

[РЮ3"ПС"02] [ОЮ-] [Cwoj

при 25° С равна 1,017 (очевидно, что в том случае, если бы перераспределение изотопов не произошло, константа равновесия равнялась бы единице). В общем виде реакция изотопного обмена записывается схемой

АВ + А*С & А*В + АС, (2.7)

Еще раз обращаем внимание читателя на то, что такой способ записи уравнения реакции изотопного обмена означает только, что в результате процесса в соединении АВ первоначальное соотношение изотопов изменилось в пользу А*; соответственно произошло обогащение изотопом А соединения АС.

1 В химической литературе часто ошибочно реакциями изотопного обмена называют обычиые реакции обмена, изучаемые с помощью изо* топов (см. гл. 9).

Таким образом, реакции изотопного обмена представляют собою изменение первоначального соотношения изотопов в результате установившегося равновесия \ Причина протекания реакций изотопного обмена«— различие химических потенциалов изотопных разновидностей одного и того же химического соединения.

В табл. 8 приводятся константы равновесия некоторых реакций изотопного обмена.

Таблица 8

Константы равновесия реакций изотопного обмена

Реакция К

Н2 + DC1 HD + HCI

Вюр8 + В"С13 *± B"F3 + Bi°Cl3

HO*N(ra3) + C»N" _ р) ^ H03N(ra3) + 0>N~ _ р) N15H3 (газ) + N"H4\ _ р) *± №*Нз (газ) +

+ Кр-р)

V2C026 + Н20« ^ v2co28 + Н201в S3402 (газ) + Н5зЮ3-р _ р) ^ БЗЮ2 (газ) + + Н5зЮГ(р_р)

С1зЮГ(р „ р) + НС1^аз> ^ С137ОГ(р _ р) + НС1^3) 117

25

18

25 0

25 25 1,45 1,090

1,026

1,034 1,046

1,019 1,080

Влияние изотопного состава соединений на скорость химической реакции. Как известно, в основе теории химической кинетики лежат представления об энергии сталкивающихся молекул. Поскольку кинетическая энергия молекулы не может не зависеть от ее массы, очевидно, что химические реакции между веществами одного химического, но различного изотопного состава должны характеризоваться различными кинетическими особенностями. Действительно, теоретическое рассмотрение изотопных эффектов в химической кинетике показывает, что изменение изотопного состава сказывается на энергии активации реакции. Теория влияния изотопного состава на скорость химической реакции, разработанная Эйрингом и развитая Бигелейзеном, позволяет с достаточной точностью оценивать величины констант скоростей реакции с участием изотопных разновидностей химических соединений.

Различают два основных типа кинетических изотопных эффектов •— межмолекулярные и внутримолекулярные. Первый из иих относится к различию скоростей реакций молекул одинакового химического, ио различного изотопного соста3*

35

ва, второй — к константам скоростей превращения в одной и той же молекуле. Так, например, межмолекулярный эффект относится к различию скоростей реакции разложения щавелевой кислоты под действием серной кислоты:

С12ООН X С120 -f С1202 + Н20

С12ООН

и кг

С13ООН ^С130 + С1302 -f- н2о.

С13ООН :

Внутримолекулярный эффект рассматривает различие скоростей реакции:

С^ОН X С130 + С1202 + Н20

С12ООН С120 + С1302

страница 12
< 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
взятьв аренду телефон
гостиницы в уфе официальный сайт
шукшин: один день из сельской жизни билеты
заказать микроавтобус на 15 человек

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
(17.12.2017)