химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

тало общепринятым около 1915 г., однако наличие изотопии рассматривалось в то время не как общее правило, а скорее как непонятное исключение, характерное лншь для радиоактивных элементов.

Катодные лучи

Подобный подход к вопросу был обусловлен укоренившимся представлением об абсолютной тождественности всех атомов одного и

того же элемента. Хотя мысль о возможной

частичной неравноценности атомов и выдвигалась отдельными учеными, однако их современникам она казалась ничем не обоснованной фантазией, противоречащей всему химическому опыту.

Открытие изотопии нерадиоактивных Анодные лучи

элементов последовало в результате детального изучения процессов, протекающих при Рис. XVI-7. Схема разрядной

электрическом разряде. Еще в '1886 г. было трубки,

обнаружено, что наряду с катодными лучами (III § 2) в разрядной трубке возникает какое-то излучение, идущее по направлению от анода к катоду. Применив катод с отверстием (К, рис. XVI-7), удалось выпустить пучок этих лучен (Я, рис. XVT-7) в закатодное пространство и изучить их природу. Оказалось, что они представляют собой поток положительно заряженных нонов, образовавшихся под действием катодных лучей из атомов или молекул находящегося в трубке газа. Ввиду этого анодные лучи были названы положительными. Подобно катодным лучам, они действуют на фотографическую пластинку, чем и пользуются при их изучении.

Получающиеся при различных условиях положительные лучн отличаются друг от друга скоростью движения частиц, нх зарядом и массой. Скорость зависит главным образом от того, на каком расстоянии от катода произошла ионизация, и для отдельных частиц может быть

различной. Заряд определяется числом оторвавшихся при ионизации

электронов. Так как от нейтральной частицы первый электрон отрывается значительно легче второго, однозарядных положительных ионов

бывает всегда гораздо больше, чем двухзарядных. Наконец, масса

_ такого положительного иона

к насосу

практически равна массе атома или молекулы находящегося в трубке газа (или пара).

Рис XVI-8. Схема первоначальной установки для исследования положительных лучей.

Под действием электрического и магнитного полей входящие в состав положительных лучей ионы отклоняются от прямолинейного пути. Отклонение это при постоянных полях тем больше, чем меньше скорость иона и чем больше характерное для него отношение заряда к массе. Если оба поля расположить определенным образом (перпендикулярно к направлению луча), то все ионы, имеющие различные скорости, но характеризующиеся одним и тем же отношением заряда к массе (е/т), в своей совокупности дают на фотографической пластинке ветвь Параболы. Изменив направление обоих полей на обратное, можно заснять и вторую ветвь той же параболы. Схема установки для исследования положительных лучей по методу парабол (Томсон, 1913 г.) дана на рис. XVI-8, а получаемые фотографии имеют вид, показанный на рис. XVI-9.

Исходя из характера заснятых парабол и зная напряжения приложенных полей, можно вычислить для каждого образовавшегося в разрядной трубке типа ионов отношение заряда к массе. Из последнего легко найти массу каждого отдельного иона, что невозможно при обычных химических методах исследования, дающих лишь средние величины.

Так как изучению в разрядной трубке могут быть подвергнуты газы и лары самого различного состава, область применимости анализа положительных лучей очень обширна. Вместе с тем точность метода парабол сравнительно невелика.

Рис. XVI-9. Иов. ные параболы.

При помощи этого метода удалось обнаружить, что обычный неон (ат.вес 20,2) дает параболы, отвечающие массам 20 и 22. Работа эта была первой, экспериментально указавшей на существование изотопии нерадиоактивных элементов. Однако в течение нескольких последующих лет она, оставаясь единственной, не привлекла к себе особого внимания.

Дальнейшая разработка вопроса стала возможной лишь в результате значительного усовершенствования метода парабол. Соответственно изменив относительное расположение электрического и магнитного полей, удалось добили ся того, что все ионы с одним и тем же отношением заряда к массе нщ зависимо от их скорости попадали на фотографической пластнние в одно место (Лстон, 1919 г.). Благодаря замене ветви параболы одним небольшим пятном* получилось резкое увеличение чувствительности тода. Вместе с тем точность определения масс отдельных частиц npi помощи нового прибора (масс-спектрографа) достигала 0,1%.2

Принципиально важным результатом масс-спектрографических исследований явилось установление того обстоятельства, что при принятии за основу О = 16,000 (или, как теперь принято, 12С = 12,000) относительные веса отдельных атомов в пределах точности измерений выражались целыми числами. Обычные для многих элементов дробные значения практических атомных весов получались, таким образом, лишь из-за наличия смесей изотопов. Единственное исключение из этого общего правила представлял собой водород, для которого, в согласии с обычными методами, было найдено значение атомного веса, равное 1,008.

Рве. XVI-10. Спектры масс аргона и криптона.

В качестве примера на рис. XVI-10 показаны «масс-спектры» аргона и криптона. Как видно из рисунка, обычный аргон оказался смесью двух изотопов с массами 40 и 36. Зная его практический атомный вес (39,95), можно было ориентировочно подсчитать, что он содержит 99,6% атомов *°Аг и 0,4% ^Аг. Этому резкому количественному преобладанию первого из изотопов и отвечает гораздо более темное пятно для него на фотографии.

Расчет атомного веса криптона уже значительно сложнее, так как этот элемент состоит из 6 изотопов. Относительные количества каждого из них в смеси могут быть оценены на основании сопоставления сравнительной густоты соответствующих пятен. Так, из рис. XVI-10 видно,

1

%

\

f 7

I

Sn

Tl

36

50

SO

КГ

81 .

0 Изотопы с четными массами.

ill

I

1

AAA

1 —•— нечетными — Л А Содержание < i%

^Tfti^PYT'i"'1!"'' I'T'I"!"!1]';' TT'I1

% too

30 80 70 SO 50 U0 30 20 Ю

tQSt

го. is гьоз

32.US 35.i5 55.85

S3.80

t'S.SS

Йтомные беса элементов и отдельных изотопов Рнс XVI-П. Изотопный состав некоторых элементов.

что по своему убывающему содержанию изотопы Кг должны располагаться в следующей последовательности масс: 84, 86, 82, 83, 80, 78. Путем тщательного изучения таких фотографий оказалось возможным Точно рассчитывать изотопный состав элементов. Часть полученных подобным образом данных приведена на рис. XVI-11.

Исследования с помощью масс-спектрографа показали, что элементы в большинстве случаев являются «смешанными», т. е. состоящими из смесей нескольких изотопов. Наибольшее их число — десять — было пока обнаружено для олова (практический атомный вес 118, 69), причем наиболее легкий и наиболее тяжелый из них отвечают соответственно массам 112 и 124. Таким образом, в обычном олове одновременно имеются атомы, отличающиеся друг от друга по атомному весу на 12 единиц, т. е. па 10%. Из других «смешанных» элементов интересно отметить неон, для которого было не только подтверждено существование атомов с массами 20 и 22, но найден также изотоп 21Ne (0,26% в смеси).

По мере улучшения техники исследования у ряда смешанных элементов обнаруживались новые изотопы. Например, у аргона был найден третий изотоп ^Аг (0,06%), а у урана, помимо ранее известных 238U (99,3%) и 234J (0,7%), изотоп 234U (0,006%). Вместе с тем уменьшалось число «чистых» элементов (состоящих из атомов одинаковой массы). Так, у гелия выявился изотоп 3Не, относительное содержание которого составляет всего десятитысячную долю процента.3

Наличие изотопии обнаружилось также у кислорода, азота, углерода и водорода. Характерное для каждого из них относительное содержание отдельных изотопов сопоставлено ниже:

i60:i«0:170 14N:15N i2C:I3C 'Н: JH

2670 : 5: 1 270: 1 90: 1 6700: 1

Тяжелый изотоп водорода (2Н) получил название д е й т е р и й (D). Для Легкого изотопа ('Н) было предложено название протий (применяется оно сравнительно редко).

При сопоставле

страница 220
< 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 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


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

 

 

Реклама
Swiss Military by Chrono SM30137.07
купить сверхътонкую световую панель
программа для обучения монтажников систем вентиляции
siemens lms14 схема подключения

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
(01.03.2017)