химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

, не может быть предсказан с определенностью на основании известных химических свойств компонентов. Так, нельзя априорно утверждать, что будетпроисходить обмен атомами водорода между водой и группой СН8 в молекуле уксусной кислоты. Между тем, как будет показано далее, наличие или отсутствие обратимого перехода атомов данного элемента между разными соединениями этого элемента может доставить чрезвычайно ценные сведения о химических и физико-химических свойствах соединений, образующих данную химическую систему.

Практически единственным способом, с помощью которого можно получить прямые доказательства наличия или отсутствия обмена между различными соединениями одного элемента, является применение изотопов . Так, смешивая СН3СООН и D20, можно получить прямое подтверждение обратимого перехода водорода между уксусной кислотой и водой в результате того, что после разделения смеси на исходные компоненты дейтерий оказывается равномерно распределенным между кислотой и водой, т. е. происходит процесс

СН3СООН + D20 5? CH3COOD + DHO. (9.1)

В то же время нетрудно установить, что дейтерий из воды в условиях опыта не перешел в группу СН3 и, таким образом, обмен между этими молекулярными группами не протекает.

Для установления факта обмена вовсе не обязательно, чтобы Соединения, обмен между которыми изучается, были полными Изотопными разновидностями. Протекание обмена может быть установлено и в том случае/если компоненты изучаемой системы крайне мало отличаются по изотопному составу. Так, например, можно установить факт обмена между молекулярным йодом и йодистым калием, смешивая 12, часть атомов в котором замещена радиоактивным изотопом I131, с обычным KI, атомы йода в котором имеют обычное массовое число 127, Предположим, что для обмена было взято по 0,01 моля компонентов и что в 12 замещено на радиоактивный изотоп такое количество атомов йода, которое соответствует скорости радиоактивного распада 1000 расп./мин. Факт обмена между 12 и KI можно

установить по перераспределению радиоактивности между компонентами. Если радиоактивный изотоп обозначить I , то процесс обмена можно представить уравнением

Г2 + KI = и -Ь KI . (9.2)

Пользуясь уравнением (7.1) и учитывая, что период полураспада I131 равен 8 суток, можно рассчитать, что указанный уровень радиоактивности будут создавать 1,4 X1

X Ю-17 моля 1г31. Таким образом, в результате перераспределения радиоактивности между 12 и KI в каждом из этих

соединений будет содержаться по 1,4 • 10 грамм-атомов I131, т. е. можно с высокой степенью приближения считать, что и исходный 12, и компоненты системы после обмена имеют изотопный состав, не отличающийся от природного.

Уверенность в том, что обмен, зафиксированный с помощью изотопов, протекает и в отсутствие последних, зиждется на далеко идущей аналогии в химических свойствах разных изотопов одного итого же элемента, аналогии, которую, как отмечалось в гл. 2, в абсолютно подавляющем большинстве случаев можно считать тождественностью.

Реакции обмена, примером которых могут служить процессы (9.1), (9.2), не следует смешивать с реакциями изотопного обмена, описанными в гл. 2. Как было показано реакции изотопного обмена сводятся к изменению соотношения между различными изотопами одного элемента, наступающему вследствие различия масс изотопов, т. е. в результате изотопного эффекта. Описанные же реакции обмена не связаны с изотопным эффектом и протекают независимо от тождества или различия изотопного состава компонентов. Более того, если в результате реакции изотопного обмена вследствие установившегося равновесия изотопный состав компонентов изучаемой" системы различен, то при реакциях обмена при достижении равновесия изотопный состав; выравнивается .

В результате реакций обмена происходит незначительное, но несомненное уменьшение изобарно-изотермического потенциала системы (иначе процесс обмена не имел бы места), причем, поскольку тепловой эффект реакции обмена можно считать равным нулю (приближение, оправдывающееся с точностью, с которой можно пренебречь различием энергии химической связи различных изотопов с одним и тем же элементом), изменение AG = АН — TAS обусловлено изменением энтропии AS.

Приведенный материал показывает, что изотопы можно использовать в качестве своеобразных меток, с помощью которых появляется принципиально недостижимая при применении иных методов возможность исследовать поведение химически неразличимых атомов. Подобный вариант применения изотопов получил наименование метода м-еченых атомов.

Кинетика реакций обмена. Представим реакцию обмена в общем виде :

АХ + ВХ & АХ -Ь ВХ . (9.3)

Обозначим суммарную концентрацию компонентов через [АХ] + [АХ ] = а и [ВХ] -f [ВХ ] =» Ь. Очевидно, что а и b — постоянные величины, поскольку суммарная концентрация компонентов в исследуемой системе остается неизменной. Пусть Y0 — исходное число меченых молекул АХу Y и X — соответственно числа меченых молекул АХ и ВХ к моменту времени т. После того, как- система достигнет состояния равновесия,

страница 49
< 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
индукционная посуда купить
zwilling twin 1731
Кружки PO: Selected Leaf купить
снт по новой риге

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
(26.03.2017)