химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

нии данных по изотопии бросается в глаза резкое различие между элементами с нечетными и четными значениями положительного заряда ядра. Чем обусловлено это различие, пока неясно, однако само его существование заставляет рассматривать «нечетные* и «четные» элементы в отдельности.

Из «нечетных» элементов многие (F, Na, Al, Р и др.) относятся к «чистым», а остальные в основной массе состоят лишь из двух изотопов. Последние, как правило, обладают нечетными массовыми числами (исключения — 2Н, 6Li, 10В и I4N).

Все «четные» элементы являются «смешанными» (исключения— Be и Th). Как правило, каждый из них имеет более двух (в среднем пять) изотопов. Среди последних преобладают изотопы с четными массовыми числами. Хорошей иллюстрацией к изложенному могут служить данные рис. XV1-11.

Сопоставление зарядов ядер и масс отдельных изотопов различных элементов приводит к следующей сводке их относительной распространенности в земной коре (в ат.%):

Заряд ядра ... четный нечетный четный нечетный

четная нечетная нечетная четная

Общее содержание 73,17 25,77 1,03 0,03

Как видно из этих данных, атомы с однотипной характеристикой заряда и массы распространены несравненно более, чем с разнотипной. Обусловлено это, по-видимому, различной устойчивостью соответствующих атомных ядер.

Вследствие одинаковости положительного заряда ядра и структуры1 электронных оболочек химические свойства изотопов настолый! сходны, что в подавляющем большинстве случаев их можно считать практически тождественными. Поэтому разделение изотопов обычв! основывается на различии тех их физических свойств, которые непосредственно зависят от массы атомов. Наиболее совершенно таков разделение достигается в масс-спектрографе, где разделяется, однащ

лишь ничтожно малое общее количество вещества (порядка десятимил* лионных долей грамма за час).4-9

Важными особенностями обладают изотопы 'Н и 2Н, у которых различие масс обоих ядер настолько относительно велико, что отчетливо сказывается уже не только на физических, но и на химических свой* ствах.

Как показывает опыт, при электролизе обычной воды разлагаются иа водород и кислород преимущественно молекулы 'НаО (Af«*18), а молекулы 2Н20 (М — 20) накапливаются в остатке. Поэтому жидкость долго работающих электролитических ваин оказывается обогащенной молекулами 2НаО. Путем дальнейшего длительного электролиза этой жидкости и последующей перегонки остатка «тяжелая вода» может быть получена в практически чистом состоянии.

По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной. Она характеризуется точкой замерзания +3,8 °С, точкой кипения 101,4 °С и плотностью 1,1059 е/с-м3 при 20 °С. Растворимость в ней солей меньше, чем в обычной НгО. Тяжелая вода не поддерживает жизии животных и растительных организмов.10

Так как различие химического характера атомов ГН и 2Н сказывается уже довольно заметно, относительное содержание обоих изотопов в природных соединениях разного состава и происхождения не вполне одинаково. Исходя из тяжелой воды, можно получить и другие производные действия. Характерные константы некоторых из иих сопоставлены ниже с соответствующими значениями для аналогичных водородных соединений:

Н, Da

Температура плавления,

°С —259,2 —254,4

Температура кипения,

°С -252,8 —249,6

DC!

HC1

— 114,2 —114,8 —84,8 -81,6

ND3

NH377,7 -73,6 -33,4 -31,1

5.5 80,1

С6На C«De

6,6 79,4

Как видно из этих данных, различие констант во всех случаях отчетливо заметно, но вместе с тем невелико.11-22

То обстоятельство, что большинство элементов состоит в действительности из смесей изотопов, не может не отражаться на ряде их физических свойств, делая менее ясными закономерности в изменении последних по периодической системе. Это же заставляет рассматривать Обычные атомные веса большинства элементов как некоторые средние величины, сами по себе не отвечающие какому-либо определенному виду атомов. Отсюда становится понятной неудача всех попыток найти простые численные зависимости между значениями обычных атомных весов. Опыт показывает, однако, что отдельные изотопы входят в состав данного элемента в практически одинаковых соотношениях (если ие считать отдельных исключений, связанных с радиоактивными процессами)'. Постоянными остаются поэтому и обычные атомные веса, которые для практических расчетов химии полностью сохраняют свое значение.23-26

С открытием изотопии потребовалось уточнение самого понятия «химический элемент» (I § 3). В самом деле, например, шесть изотопов криптона можно было бы считать или за шесть отдельных элементов, ялн за разновидности одного и того же. Так как определяющим для химических свойств атомов является не атомный вес, а заряд ядра, более рационально второе толкование. Обобщая под понятием атома также соответствующие элементарные ионы, можно поэтому считать, что химический элемент есть вид атомов, характеризующийся определенным значением положительного за'ряда ядра.27

При большой распространенности изотопии среди химических элементов естественно ожидать, что могут существовать атомы, различные позарядуядр а, неодинаковые по массе. Такие изобары (имеющие одинаковый атомный вес) действительно известны. К ним относятся 40Аг, 40К и 40Са, 54Сг и 54Fe, 70Zn и 70Ge и т. д. В некоторых случаях два элемента дают две, три и даже четыре пары изобаров. Например, атомы с массами 124, 126, 128, 130 известны и для Те, и для Хе. Существование изобаров особенно наглядно показывает, что сама по себе масса атома не является определяющей для его химических свойств.

Дополнения

1) В связи с неодинаковостью атомного веса Pb различного радиогенного происхождения интересны результаты изучения изотопного состава обычного свиниа: 1,4% "ФЬ, 25,2% 206РЬ, 21,7% S07Pb и 51.7% ^РЬ. Из всех четырех изотопов в результате радиоактивного распада урана, актиния или торня не мог образоваться только ^ФЬ. содержание которого относительно мало. По химии изотопов имеется монография *, а по их общим характеристикам — специализированный справочник **.

2) Современная масс-спектрометрия лает результаты с несравненно большей точностью. Помимо решения своих первичных задач (анализа изотопного состава элементов и точного определения масс атомных ядер), она используется для ряда другнх целей, в том числе изучения молекул. При этом ионизация паров исследуемого вещества обычно достигается его бомбардировкой электронами- На основании получаемого масс-спектра определяют величины масс и относительное содержание образовавшихся иоиизироваиных частиц. Следует отметить, что масс-спектрометрия является одним из наиболее чувствительных методов обнаружения очень малых количеств веществ.

Например, при электронной бомбардировке метана возникают, в частности, ионы

СН*, СН*, CHj, СН+, С+. Каждый из них индивидуально регистрируется лииней общего молекулярного масс-спектра. Сравнительная интенсивность линий позволяет оценить относительные числа этих ионов как 47:39:7:4:1.

Таким путем было установлено и образование иона СН* (X § I доп. 171). В масс-спектрах Мп2(СО)ю (X § 1 доп. 84) и Со2(СО)з (XIV § 1 доп. 122) основными иоиамн оказались Мп4, и Со*, чем подтверждается наличие прямой валентной связи между центральными атомами этих карбоинлов. Интересно, что в масс-спектре водяного пара были обнаружены полимерные иоиы вплоть до [Н(ОН2)ю]+.

Наиболее широко масс-спектрометрия-молекул прилагается к органическим соединениям. По этому ее направлению имеются монографии *** и обзорные статьи *•**.

* Бродский А. И. Химия изотопов. М., Из-дво АН СССР, 1957. 595 с. •* Сел и нов И. П. Изотопы. М., «Наука», |Э70. 1231 с. **• Б е й и о и Дж. Масс-спектрометрия и ее применение в органической химии. Пер. с англ* под ред. А. А. Петрова. М., «Мир», 1964 . 704 с.

Будзккевнч Г., Джерасси К.. Уильяме Д. Интерпретация масс-спектров органических соединений. Пер. с англ., под ред. Н. С. Вульфсона. М.. «Мир», 1966. 324 с.

•*** Полякова А. А., Хмельницкий Р. А., Петров А. А., Успехи химии, tMo, *& 9. 1671.

Рид Р., И.. Успехи химии. 1967, .V* 12. 2209.

3) Гелий

страница 221
< 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
Рекомендуем фирму Ренесанс - барселона лестница - продажа, доставка, монтаж.
купить билет еа концерт enter shikari 19.05 в москве
стоимость то система автоматизации ahu
проект домашнего кинозала в квартире

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
(17.01.2017)