Девять сортов воды

После открытия дейтерия водород и вода, эти самые обычные и, казалось бы, уже хорошо исследованные вещества, неожиданно приобрели особый интерес. Ведь тяжелый водород— это единственный в природе изотоп, который отличается по массе от своего «брата» — протия в два раза.

Высказывалась надежда, что новый сорт атомов водорода позволит глубже проникнуть в строение самих атомных ядер. На изотопах водорода легче всего будет подметить влияние массы ядра на различные свойства атома. Эти ожидания оправдались.

Сколько лет пытались исследователи выделить в чистом виде хотя бы маленькое количество изотопа какого-нибудь элемента, но все их старания были напрасны. А теперь сразу же представилась возможность получить необходимое количество чистого изотопа и на опыте сравнить свойства двух сортов атомов, принадлежащих одному и тому же химическому элементу.

Различие в массах ядер у изотопов приводит к небольшому, но все же заметному отличию их физических и химических свойств. Чем больше отличаются своими массами ядра изотопов, тем большего различия следует ожидать в свойствах их атомов. Как правило, массы изотопов редко отличаются больше чем на десять процентов. Например, крайние из десяти изотопов олова: Sn112 и Sn124, имеют разность в массовых числах, равную 12, что по отношению даже к самому легкому из них составляет только десять процентов. У большинства других элементов это отношение еще меньше. Только у некоторых элементов, стоящих в начале таблицы Менделеева, расхождение в массах изотопов превышает 10 процентов; крайние изотопы серы и кислорода отличаются массами на 12,5 процента, лития — на 16,6, а гелия — на 33,3 процента.

Изотопы сходны между собой более, чем любые, самые близкие по свойствам химические элементы. Обычно, если один из изотопов вступает в химическое соединение с каким-нибудь другим атомом, то и все остальные изотопы этого элемента следуют за ним. Именно подобие в химических свойствах изотопов и явилось причиной того, что они были открыты только во втором десятилетии нашего века.

Единственный элемент, изотопы которого отличаются своими массами в два раза, это — водород. Поэтому две разновидности водорода, находятся ли они в свободном состоянии или в виде химических соединений, больше отличаются по своим свойствам, чем изотопы других элементов. Однако и здесь различие не столь велико, чтобы его можно было подметить обычными химическими методами.

Изотопы водорода с массовыми числами 1 и 2, а также изотопы кислорода 16, 17 и 18 могут существовать в природе неопределенно долгое время как в виде свободных молекул, так и в составе различных химических соединений. Это — устойчивые изотопы. Если протий, сгорая в кислороде, образует воду, то то же самое будет и с тяжелым водородом: сгорая,

Страница 1 of 212