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?
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
