Легкий изотоп - водород
Cтраница 3
Ядро атома очень мало: если атом имеет размер порядка 100 пм, то радиусы атомных ядер находятся в пределах 0 001 - 0 01 пм. Ядра атомов состоят из элементарных частиц двух видов - протонов и нейтронов. Протон - стабильная элементарная положительная частица, представляющая собой ядро атома легкого изотопа водорода И ( см. ниже); его положительный заряд равен по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон - элементарная незаряженная частица. Масса протона и нейтрона k почти одинакова; она больше массы электрона соответственно в 1836 12 и 1838 65 раз. Таким образом, почти вся масса атома сосредоточена в его ядре. Заряд ядра определяется числом находящихся в нем протонов. [31]
Использование этого обстоятельства дает возможность полностью разделить изотопы водорода. Эти соединения обнаружили, хотя и незначительные, но вполне заметные отличия в свойствах от соответствующих соединений легкого изотопа водорода. [32]
 |
Сведения о некоторых элементарных частицах. [33] |
Атом представляет собой сложную микросистему находящихся в движении элементарных частиц. Он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является протон. В ядра атомов всех элементов, за исключением ядра легкого изотопа водорода, входят протоны и нейтроны. [34]
Интересен случай отделения дейтерия - изотопа, который по своей массе и другим свойствам весьма сильно отличается от обычного водорода. Поэтому при электролизе обычной воды выделяющийся на катоде водород всегда значительно беднее дейтерием и богаче обыкновенным водородом, чем электролит в тот же момент электролиза. В результате этого в ходе электролиза жидкий электролит как бы очищается от легкого изотопа водорода и, если исходить из большой первоначальной ( например, 20 кг воды) массы, то в малом остатке ( 0 1 г) можно получить чистую тяжелую воду. Фракции недостаточно чистого тяжелого водорода, полученные при электролизе, окисляют в воду и подвергают вторичному ( и так далее) электролизу. [35]
Протай и дейтерий являются стабильными изотопами. В некоторых реакциях дейтерий ведет себя иначе, чем протий. Например, с порошком урана дейтерий взаимодействует примерно в 4 раза медленнее, чем протий. Соединения, содержащие тяжелый и легкий изотоп водорода, отличаются в некоторых случаях и по физическим, и по химическим характеристикам. Такая вода имеет меньшее значение диэлектрической постоянной и меньшее поверхностное натяжение. [36]
Сначала нитрометан высушивают над пятиокисью фосфора и фракционируют на эффективной колонке. Смесь 25 мл нитро-метана и 0 02 М раствора гидроокиси - Н2 натрия в 25 мл воды - Нг нагревают в течение 24 час. Отделяют нижний Н2 - нитрометановый слой, который затем высушивают над пятиокисью фосфора и перегоняют при пониженном давлении. Методом инфракрасной спектроскопии показано, что полученный после третьей обработки нитрометан - Нз практически не содержит легкого изотопа водорода. [37]
Именно у водорода легче, чем у других элементов, удается достигнуть разделения изотопов и исследовать их в чистом виде. Дело в том, что хотя химические свойства элементов и определяются в основном зарядом ядра их атомов, однако в некоторой, хотя и небольшой степени на них все же влияет и масса. Почти у всех элементов относительное различие в массе изотопов невелико; влияние этого различия на их химические свойства очень слабое и поэтому почти незаметно. У водорода же основные его изотопы различаются по массе в два раза. Поэтому для водорода легче обнаруживается влияние этого различия на его физические свойства ( табл. 74) и на некоторые химические свойства. Так, например, при электролизе воды более легко подвергаются разложению молекулы воды, содержащие легкий изотоп водорода ( с массой 1), а молекулы воды, содержащие тяжелый изотоп ( с массой 2), постепенно накапливаются в электролитической ванне. [38]
Страницы: 1 2 3