химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

+ Н20.

Часто межмолекулярные эффекты накладываются на внутримолекулярные, и экспериментально определяемый изотопный эффект представляет собою сумму названных эффектов.

В табл. 9 приводятся кинетические изотопные реакции некоторых реакций.

Изотопный эффект четко проявляется и в каталитических реакциях.

Концентрирование и разделение стабильных изотопов. Применение стабильных изотопов в исследовательских и прикладных целях становится возможным только тогда, когда соединения изотопов содержат их в соотношениях, более или менее отличающихся от природных величин. Вот почему концентрирование или разделение стабильных изотопов является непременным условием их использования.

Все приведенные выше примеры изотопных эффектов относились к сравнению «чистых» изотопных веществ, т. е. веществ со 100%-ным содержанием данного изотопа. Как уже отмечалось, изотопный эффект уменьшается пропорционально содержанию изотопа. Поскольку для большинства элементов, а тем более их соединений, отношение Е0/Е%, а следовательно, и изотопный эффект невелики, разделение стабильных изотопов является весьма сложной в экспериментальном отношении задачей.

Разработка методов разделения и концентрирования стабильных изотопов относится к одному из наиболее выдающихся достижений физики и химии нашего столетия. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли А. И. Бродский, Н. М. Жаворонков, Г. М. Панченков. Г. Юри.

Метод фракционирования. Ряд методов разделения стабильных изотопов основан на различии статистических свойств, связанных, в свою очередь, с различием свободных энергий соответствующих молекул. Наиболее распространенным из этих методов является фракционирование. Теория метода в принципе ничем не отличается от общей теории перегонки. Но благодаря тому, что, как правило, в смеси изотопов один из них присутствует в гораздо меньшем количестве, .а также вследствие того, что температуры кипения соединений разных изотопов различаются крайне мало, теория фракционирования изотопных соединений имеет ряд особенностей.

Под фракционированием в данном случае понимается равновесный перевод вещества из одной фазы в другую (например, твердая фаза <~> жидкость; жидкость «-» пар). Предположим, что в результате однократного фракционирования получаются две фракции с разлинным, измененным по сравнению с первоначальным содержанием изотопов. Мольная доля первой из двух изотопных разновидностей в одной фракции равна W, а во второй 1 — N; мольная доля второй изотопной разновидности соответственно будет равна п и 1 «— п. Характеристикой разделения будет коэффициент разделения ос, представляемый отношением

Если выбрать N так, чтобы оно было больше п, то коэффициент обогащения а всегда будет больше единицы. Если предположить также, что содержание обогащаемого компонента невелико, то, упрощая выражение (2.8), приходим к такому выражению для коэффициента обогащения:

4- = а. (2.9)

С обогащенной фракцией, содержащей Ыг мольных долей обогащаемого компонента, можно повторить операцию разделения. При этом образуется вторая фракция с содержанием обогащаемого компонента W2. Очевидно, что в этом случае будут справедливы соотношения

— а -;—тг- = а2

Если проводить операцию разделения р раз, то мы получим соотношение, характеризующее эффективность совокупности проведенных операций:

0 ар mu-7j- = aP. (2.10)

Поскольку коэффициент разделения в подавляющем болынинстве^случаев лишь незначительно превышает единицу, то, очевидно, что для сколь-нибудь заметного увеличения соотношения -тт- необходимо брать большие р% т» е.

проводить процесс разделения многократно.

Для характеристики соотношения (2.10) приведем пример разделения методом перегонки воды природного изотопного состава на Н2016 и Н2018. Температуры кипения этих двух веществ различаются при атмосферном давлении всегонаО,13°С. Естественно, что поэтому коэффициент разделения а чрезвычайно мало отличается от единицы —1,003. Проводя процесс при пониженном давлении, можно повысить а до 1,006.

Ниже приводится рассчитанная по уравнению (2.10)

степень обогащения воды молекулами НгОм (-^) с увели чением числа перегонок (/?):

Р О 1

ю

100

N/NQ 1

1,006 1,062 1,829

Р

500 1000 1500

N/N0

19,18 221 470

I концентрат илегкий)

Пар {отброс)

Л4

Интересно, что даже незначительное.увеличение коэффициента разделения а ведет к значительному увеличению эффективности процесса разделения. Так, процесс разделения H2Ole и Н2018 при а = 1,006 достигает в результате 1500 операций (р — 1500) значения ^- = 470, что соответствует содержанию тяжелокислородной воды 94%. Если же этот процесс вести не при пониженном, а при обычном давлении, когда а = = 1,003, то при том же числе операций разделения jj- будет равно

Шброс

всего 12,8, а содержание Н2018 немногим больше одного процента.

Концентрирование стабильных изотопов методом фракционирования чаще всего осуществляется перегонкой на

фракционных колонках, Из-за необходимости совмещения на колонке очень большого, числа теоретических тар

страница 13
< 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
организации оказывающие благотворительную помощь детям инвалидам
Profildoors 30U
подставка для хранения колёс своими руками
аренда автомобиля в москве с водителем

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
(28.06.2017)