Получение дейтерия и тяжелой воды

окажется, что очень быстро и очень медленно движется совсем небольшая доля молекул. Подавляющее большинство их движется со скоростями, мало отличающимися друг от друга. Без большой ошибки можно считать, что все молекулы данного газа движутся с одной и той же средней скоростью.

Какова средняя скорость движения молекул газа?

При одной и той же температуре у различных газов она различна. Так при комнатной температуре средняя скорость движения молекул водорода составляет около 1800 метров в секунду, а азота — 500, кислорода—460 метров в секунду. Учитывая, что молекулярный вес водорода

(вес молекулы газа, отнесенный к 1/16  веса атома изотопа кислорода-16) равен 2 «кислородным единицам», азота — 28 и кислорода — 32, легко прийти к выводу: быстрее двигаются молекулы того газа, у которого меньше молекулярный вес.

Когда газ заключен в какой-нибудь сосуд, то его молекулы ударяются о стенки сосуда. Если стенки пористые, некоторым молекулам удастся выйти из сосуда. Явление самопроизвольного проникновения одного вещества в другое при их непосредственном соприкосновении или через пористую перегородку и называется диффузией.

Из газовой смеси через пористую перегородку будет диффундировать больше того газа, у которого меньше молекулярный вес. Найдено, что величина скорости диффузии газов обратно пропорциональна корням квадратным из их молекулярных весов.

Поместим в одну из половинок сосуда, разделенного пористой перегородкой на две части (рис. 11), смесь равных объемов газов: азота и водорода, а из другой воздух откачаем. Через некоторое время часть газа продиффундирует через перегородку. Если сделать анализ этого газа, то окажется, что водорода прошло больше, чем азота. Остаток газа в первой половине сосуда, наоборот, будет в процентном отношении содержать больше азота, чем его было в начальной смеси. Происходит частичное разделение газов. Многократно повторяя процесс диффузии через пористую перегородку, удается полностью отделить один газ от другого. Практически разделение тем легче осуществить, чем больше отличаются молекулярные веса газов, составляющие смесь.

У изотопов разница в молекулярных весах мала и все же их можно разделить методом диффузии. Для этого надо процесс повторить много сотен раз. На рис. 12 приведена часть схемы-установки для непрерывного разделения

 

image
Рис. 11. Через некоторое время в левую половину сосуда через пористую перегородку пройдет большее число молекул водорода, чем азота.  Черные кружки — молекулы азота, белые — молекулы водорода.

изотопов водорода путем диффузии сквозь стенки

Страница 7 of 9« First...78...Last »