Получение дейтерия и тяжелой воды

едкого натрия в воде:

NaOH и НОН.

Попробуйте докажите, что атом водорода из молекулы щелочи перешел в молекулу воды, а из воды такой же атом перешел в щелочь; или как узнать, что атомы кислорода поменялись в молекулах местами.

Когда стало известно о существовании изотопов, когда научились отличать атомы отдельных изотопов, гипотеза Менделеева стала доступна проверке опытом.

Растворите ту же щелочь, но не в обычной, а в тяжелой воде:

NaOH и DOD.

Если действительно обмен атомами между молекулами происходит, то часть атомов протия из едкой щелочи перейдет в молекулы воды, а дейтерий из воды перейдет в молекулы щелочи. В растворе появятся новые молекулы:

NaOD и HOD,

наличие которых может быть обнаружено экспериментально. Это и есть реакция изотопного обмена, то есть химическая реакция, при которой изотопы одного итого же элемента, входящие в состав разных молекул, обмениваются друг с другом местами.

Как же практически используются реакции изотопного обмена при получении тяжелой воды?

 

image
Рис. 10. Схема колонны изотопного обмена.
Под влиянием катализатора происходит обмен атомов дейтерия между молекулами HD и водородом, входящим в состав молекул воды. Аппарат комбинирует метод электролиза воды с методом газообразного изотопного обмена.

Представьте себе молекулу водорода, состоящую из одного атома протия и одного атома дейтерия (HD), и молекулу пара обычной воды (НОН). При некоторых условиях между молекулами происходит обмен: атом дейтерия переходит в молекулу воды, а один из атомов протия занимает место дейтерия в водороде. Обмен атомами изотопов можно записать в виде следующего химического уравнения:

HOH+HD=HOD+H2.

Не следует думать, что все атомы дейтерия, имеющиеся в газе (HD), сразу же при смешении с водяным паром перейдут в молекулы воды (HOD). Практически этого можно достигнуть только в специальных обменных колоннах, работающих по принципу фракционных колонн. Кроме того, здесь необходимо присутствие некоторых веществ (катализаторов), облегчающих течение реакции в желаемом направлении и ускоряющих ее.

На рис. 10 показана схема обменной колонны. В низ такой колонны подается газообразная смесь протия и дейтерия, получающаяся при электролизе воды. Туда же вдувается водяной пар. Атомы дейтерия сначала переходят в молекулы водяного пара, вытесняя оттуда один атом протия. Затем пар, уже нового изотопного состава, конденсируется. В результате стекающая вниз вода обогащается атомами дейтерия, а освобожденный от них газообразный протий уходит через верх колонны.

До сих пор мы говорили о возможных методах

Страница 5 of 9« First...56...Last »