химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

ия термодиффузни приводит к соотношению, согласно которому коэффициент разделения пропорционален разности масс молекул смеси.

Эффективность метода термодиффузии усиливается идущей обычно параллельно диффузии тепловой конвекцией. В этом случае принцип термодиффузионного метода выглядит следующим образом. Пусть разделяемая смесь помещена между горячей и холодной стенками сосуда. Понятия «горячий» и «холодный» здесь, разумеется, относительны. Вследствие эффекта термодиффузии легкий компонент концентрируется около горячей стенки, а тяжелый <— у холодной. Кроме того, в сосуде возникают конвекционные потоки, вызванные разностью плотностей холодного и горячего газа (жидкости). В результате этого около горячей стенки возникает направленное движение массы газа (жидкости) вверх, а около холодной1— вниз. Вот почему легкий компонент будет концентрироваться вверху сосуда, а тяжелый -— внизу. Предельное разделение соответствует стационарному состоянию, когда количества легкого компонента вверху трубки и тяжелого внизу ее не будут более изменяться в результате процессов термодиффузии и конвекции. Однако при достижении стационарного равновесия должно происходить немедленное отделение обогащенных слоев, так как в смеси происходит также обычная концентрационная диффузия, направленная на выравнивание концентраций.разделяемых компонентов, причем эта диффузия идет тем быстрее, чем больше разность в концентрации газа (жидкости) в верхней и,нижней областях трубки.

Конструктивно термодиффузионный метод разделения стабильных изотопов осуществляется в термодиффузионных трубках, схема которых изображена на рис. 9. Вдоль оси трубки натянута проволока, нагреваемая электрическим током («горячая стенка»). Для увеличения разности температур «холодная стенка» сосуда охлаждается проточной водой. Исходная смесь запускается в верхний резервуар;

обогащенную тяжелым компонентом фракцию отбирают из нижнего резервуара. Повышения эффективности разделения соединений изотопов можно достигнуть последовательным соединением ряда термодиффузионных трубок.

2_

Термодиффузионный метод разделения изотопов, в отличие от описанных выше методов фракционной перегонки и диффузии, является универсальным, так как эффективность его зависит не от отношения, а от разности масс разделяемых молекул. Вот почему с помощью этого метода осуществляют разделение стабильных изотопов средних и тяжелых элементов периодической системы. Этим методом достигнуто полное разделение изотопов углерода, азота, кислорода, хлора, инертных газов и урана.

Рис.

Некоторые общие черты с диффузионным методом разделения изотопных молекул имеет метод, заключающийся в пропускании резделяемой газовой смеси через воздушное сопло при понижении давления. Поскольку легкие молекулы движутся быстрее, внешняя часть газового потока обогащается легким компонентом, а внутренняя часть тяжёлым.

Метод центрифугирования. Известно, что сила тяготения, действующая на частицу, пропорциональна ее массе. Поэтому, например, под действием силы тяготения в атмосфере Земли происходит частичное фракционирование газов: относительное содержание водорода и. гелия в верхних слоях атмосферы выше, чем в нижних.

Если газ или пар ввести в быстро вращающийся сосуд, то тяжелые изотопные молекулы будут концентрироваться у стенок сосуда, легкие -— в области оси вращения. Теория разделения изотопных молекул методом центрифугирования приводит к следующему выражению для коэффициента разделения:

a =a ехр (— v2AM/RT)t (2.12)

где v ?— линейная скорость вращения, AM — разность молекулярных масс изотопных молекул. Таким образом, как

Легкий изотоп

Тяжелый изотоп

Ч

и п

Маенитнее /те

и в случае термодиффузии, эффективность разделения определяется не отношением, а разностью масс изотопных разновидностей, что позволяет разделять с одинаковой эффективностью изотопы как легких, так срединных и тяжелых элементов периодической системы.

У/

Электромагнитный метод. В основе электромагнитных методов разделения изотопов лежит тот же принцип, что и в основе работы упоминавшихся в начале этой главы магнитного анализатора или масс-спектрометра.

Принципы масс-спектромет-рии были разработаны и усовершенствованы Астоном, Ни-ром, Бейнбриджем и др. Метод базируется на различной степени искривления в магнитном поле траекторий заряженных частиц различной массы. Принципы конструкции масс-спектрографа и примеры масс-спектров будут приведены в гл. 6. Здесь же кратко будут изложены принципы электромагнитного метода разделения изотопов.

В ионном источнике (рис, 10) создается пучок положительно заряженных ионов того элемента, изотопы которого предстоит разделить. Пучок, проходя через щели в пластинах, ускоряется в поле,. создаваемом этими пластинами. Затем пучок ускоренных ионов направляют в магнитное поле, напряженность которого Я перпендикулярна к плоскости рисунка. Это ведет к отклонению частиц по полукруговой траектории. Радиус этой траектории г однозначно связан с массой частицы т соотношением

(2.13)

(е — заряд электрона

страница 15
< 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
объявление ремонт холодильников на дому
можно ли выровнить вмятину на ваз 2108 без мастера
соскоб из уретры у мужчин цена
сколько стоит снять маршрутку

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
(22.08.2017)