ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Давление пара изотопных веществ. (Экспериментальные результаты) из "Влияние изотопии на физико-химические свойства жидкостей" Примерно через десять лет впервые в СССР [32], затем в ФРГ [33], Франции [34], США [35], Швейцарии [36] было осуществлено промышленное производство дейтерия (тяжелой воды) путем низкотемпературной дистилляции водорода. Дистилляция обычной воды для той же цели менее рентабельна [37]. Но сейчас применяется фракционная перегонка воды, сильно обогащенной дейтерием, другими методами с целью окончательного концентрирования ВгО [36, 38, 39]. [c.8] Двадцать лет назад Хафмену и Юри [41], а также А. И. Бродскому с сотр. [40] удалось путем дистилляции воды обогатить ее тяжелым кислородом в несколько раз. В 1958 г. Н. М. Жаворонков и сотр. [42—44] описали получение тем же методом воды с содержанием 60 ат. % 0 , а До-стровский и Рави [45] сообщили о фракционной колонне, производящей НгО с содержанием 99,8% 0 (490-кратное обогащение). [c.8] Жаворонковым с сотр. дистилляцией хлористого и фтористого бора впервые было достигнуто высокое обогащение легким изотопом бора в случае ВС1з — до 57 ат.% В [43, 50], а в случае ВРд — до 86—96% В [51]. Неттли и сотр. [53] получили бор с содержанием 83 ат.% В - . [c.8] Тихомиров и Н. Н. Туницкий [54] обогатили окись углерода низкотемпературной дистилляцией ее до содержания 37 ат. % С , а Лондон [55] сообщил о колонне, в которой удается получать небольшие количества СО, содержащей 69—70 ат. % С (примерно 60-кратное обогащение). [c.8] Дистилляцией окиси азота Клузиус и Шлейх [56] добились обогащения ее изотопом в несколько раз и показали целесообразность использования этого процесса для получения тяжелого азота. [c.9] Сейчас успешно применяется ряд методов разделения стабильных изотопов [51, 57—59]. Но наиболее выгодным из них в применении к изотопам легких элементов в большинстве случаев является фракционная дистилляция. Во-первых, она основана на равновесном процессе, вследствие чего требует сравнительно небольших затрат энергии. Во-вторых, в указанных случаях для дистилляции характерна сравнительно большая эффективность однократного акта разделения. [c.9] Оба эти преимущества относятся и к другому важному методу разделения — химическому обмену изотопами между определенными соединениями данного элемента. Но дистилляцию удается вести обратимо в значительно большей мере, чем обмен, вследствие чего первый процесс обычно более экономичен [58]. [c.9] Обычно индексом 1 обозначают изотопную разновидность, имеющую в чистом виде большее давление пара, так что а 1. [c.9] Как показано в работе [57], влиянием неидеальности жидкой фазы на коэффициент разделения можно пренебречь во всех случаях, кроме смесей изотопов гелия и водорода. При нормальных температурах кипения соответствующая поправка к величине (а — )/o (уменьшение ее) составляет 7,2% для системы Нг — НВ, 1,5% для смесей Н2О — НВО, 0,2% для И 201 Нз01 . [c.10] По результатам анализа, проведенного в той же работе, поправку на неидеальность паровой фазы необходимо учитывать во всех случаях повышенных давлений в системе, а для смесей изотопных разновидностей гелия, водорода и некоторых соединений последнего, кипящих при пониженных температурах,— также при атмосферном давлении. Для системы На — НВ величины (а — 1)/а из-за неидеальности паровой фазы при Р = = 1 атм уменьшаются на 5,4%, для смесей Н О — НВО и NHз — МВ — примерно на 2,5%. [c.10] Описанные поправки нужно учитывать при расчете отношения давлений пара изотопных разновидностей по коэффициенту их разделения, найденному, например, методом анализа равновесных фаз по формуле (1.1) или, наоборот, при расчете коэффициента разделения по давлениям пара, измеренным непосредственно. [c.10] Из экспериментального материала, описанного ниже, ясно, что правило среднего геометрического, а следовательно, и (1.8), соблюдается приближенно, причем не во всех случаях. [c.11] Метод непосредственных манометрических измерений Р или АР является наиболее точным в применении к изотопно чистым разновидностям (или концентрированным смесям изотопных разновидностей) легких элементов в случаях, когда АР в десятки раз больше чувствительности используемого манометра и возможны ошибки за счет не вполне точного термоста-тирования образцов. [c.11] При помощи масляных, дибутилфталатного, дибутилсебацинатного дифференциальных манометров, используя катетометр для замера уровней, можно измерить АР с точностью до нескольких тысячных мм рт. ст., а дифференциальные мембранные манометры [257] имеют на порядок большую чувствительность. Лучшие термостаты могут обеспечить идентичность температуры находящихся в них образцов с точностью 10 градуса [258]. Однако и этой сравнительно высокой точности эксперимента недостаточно для изучения разностей давлений пара изотопных соединений тяжелых элементов или мало различающихся но концентрации изотопных смесей соединений легких элементов. [c.11] Следует также иметь в виду, что применение непосредственных манометрических измерений требует высокой очистки изучаемых веществ от посторонних примесей. Ниже (стр. 17, 18) приведен пример расчета отношения Р Рц для чистых изотопных веществ по экспериментальным значениям Р и АР для их смесей. [c.11] Преимуществом данного метода являются умеренные требования к очистке от посторонних примесей, недостатком — необходимость высокой точности анализа изотопного состава фаз (обычно используется масс-спектрометрический анализ). В связи с последним условием применимость метода анализа состава равновесных фаз определяется возможностью нахождения отношения изотопных концентраций с точностью 0,01—1,0%, в зависимости от содержания изотопов в смеси и различия давлений пара ее компонентов [109]. Кроме того, надо иметь в виду, что определение отношения Рт/Рл но коэффициенту разделения в ряде случаев требует введения поправок к формуле (1.1) на отклонение системы от идеальности, что рассмотрено выше [см. формулы (1.5)— (1.7)]. [c.12] Боато и др. [156] предложили оригинальный вариант этого метода для изучения распределения изотопов между твердой и газовой фазами в состоянии равновесия, который был ими применен при определении отношения Р Рц изотопов аргона ниже тройной точки (см. 2 данной главы). [c.12] У исходной жидкости и остатка после релеевской дистилляции изотопный состав различается значительно больше, чем у равновесных жидкой и паровой фаз, и это несколько снижает требования к точности анализа. Вместе с тем простая перегонка природных изотопных смесей легко осуществима. Ввиду этого она применялась для определения коэффициента разделения во многих работах, результаты которых описаны ниже. [c.12] Вернуться к основной статье