ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особые свойства атома водорода и молекулы водорода из "Современная неорганическая химия Часть 2" Природный водород содержите,0156% дейтерия, а тритий в природе встречается в крайне незначительных количествах, порядка одного атома на 10 других атомов водорода. [c.33] Тритий постоянно образуется в верхних слоях атмосферы в результате ядерных реакций, вызванных действие.. космических лучей. Так, быстрые нейтроны, возникающие при этих реакциях, могут образовывать тритий по реакции (п, Н) -С. Тритий радиоактивен (Р , 12,4 года), и, как считают, эта реакция является главным источником слабых следов Не, найденных в атмосфере. Его можно получить искусственно в ядерных реакторах, например реакцией тепловых нейтронов с литием, Ы(л, а) Н. Он является промышленным продуктом, и его кспользуют в методе меченых атомов. [c.33] Дейтерий в виде ВаО отделяют от воды при фракционной перегонке или при электролизе, используя очень небольшое различие в свободных энергиях различных соединений, содержащих Н и О система Н.,0 — Н-гЗ особенно предпочтительна для проведения процесса в больших масштабах. [c.33] Окись дейтерия является промышленным продуктом и доступна в больших количествах ее используют в качестве замедлителя в ядерных реакторах, поскольку она очень эффективно понижаетэнер-гию быстрых нейтронов ядерного деления до энергии тепловых нейтронов, а также вследствие того, что дейтерий имеет гораздо меньшее сечение захвата нейтронов, чем водород, и, следовательно, заметно не уменьшает нейтронный поток. Дейтерий широко применяют при изучении механизмов реакций и при спектроскопических исследованиях. [c.33] Если молекула находится в основном электронном и колебательном состояниях, то произведение симметрично, и тогда при симметричной для (о-Н.,) г 5 должна быть антисимметрична, и наоборот, так как при нечетном числе антисимметричных 11),полная волновая функция г) -должна быть антисимметричной. Более того, симметричны только те вращательные состояния, для которых / четные те же состояния, для которых / нечетные, будут антисимметричны. У большинства молекул момент инерции настолько велик, что различие во вращательных состояниях мало по сравнению скТ даже при низких температурах следовательно, орто- и парамолекулы имеют множество вращательных состояний с почти классическим распределением, и практически нет различия в их энергиях и теплоемкостях. Однако молекула водорода имеет необычно малый момент инерции, и поэтому даже при комнатой температуре она может находиться лишь в нескольких низших состояниях, так что при температуре 300° К и ниже различие в энергиях и теплоемкостях молекул орто- и параводорода (т. е. молекул в состояниях с 7 = 0, 2 и У = 1, 3 соответственно) становится необычно большим. [c.35] Для Оз вследствие разных спинов ядер соотношение орто- и параформ противоположно тому, которое существует для На- Ортоформа более устойчива, и ее можно получить в чистом виде при низких температурах. [c.36] Протонные кислоты можно разделить на две большие группы. Существуют оксо-кислоты, в которых кислотный протон через атом кислорода связан с центральным атомом, т. е. X—О — Н, и бинарные кислоты, в которых протон непосредственно связан с центральным атомом, X—Н. [c.36] Следует отметить также, что различие между последующими значениями р/С, за очень небольшим исключением, составляет 4—5 единиц. [c.37] При таком предположении становится ясно, почему ион Ре с меньшим положительным зарядом обусловливает меньшую кислотность или, другими словами, менее гидролизуется, чем ион Ре . [c.38] Необходимо учесть, однако, что не стоит подобным образом сравнивать кислотность двухзарядного иона одного металла с трехзарядным ионом другого металла. По-видимому, в настоящее время нет удовлетворительного общего правила, позволяющего оценить кислотность гидратированных ионов металла, хотя некоторые попытки для такой корреляции были сделаны. [c.38] Далее следует отметить, что энтропия разрыва связи почти одна и та же для всех молекул НХ 2, 2 кал/моль-град Н1, несколько больше для НР, 23,8), и на основании уравнения (6.5) можно сказать, что главной причиной, почему НР в водном растворе является слабой кислотой, является прочность связи Н—Р. Стоит также отметить, что относительно небольшие изменения в энтальпии или свободной энергии приводят к большим изменениям констант равновесия, как видно из уравнения (6.4). Изменение в энергии связи на 1,36 ккал моль при 298° изменило бы в 10 раз. Поэтому уменьшение энергии связи Н—Р примерно на 6 ккал/моль сделало бы = 10 и НР — сильной кислотой. [c.41] Приведенное обсуждение галогеноводородных кислот является примером принципов, необходимых вообще для понимания силы бинарных кислот. [c.41] При кристаллизации гидрохинона [п-диоксибензола м-СвН4(ОН)21 из растворов в воде или спирте при давлении, например, криптона 10—40 ат образуются кристаллы, часто до 1 см в длину, которые заметно отличаются от кристаллов исходного гидрохинона (а-гидрохинон) даже на глаз. Эти кристаллы содержат включения инертного газа в решетку Р-гидрохинона. При растворении кристаллов в воде или при нагревании газ выделяется. Кристаллы устойчивы и их можно хранитьв течение нескольких лет. [c.42] Поскольку для образования каждой полости необходимы три молекулы гидрохинона, то предельное отношение гидрохинона к включенны.м атомам или молекулам при построении клатрата должно быть равно 3 1. Это отношение достигается для ацетонитрила, но для инертных газов в зависимости от условий можно получить соединения различного состава, например СдН4(0Н), Кг— 3 0,74 С,Н4(ОН)2/Хе—3 0,88, и, как правило, клетки заполнены только частично. [c.43] Так как свободный диаметр клетки гидрохинона в клатратных соединениях равен 4А, следует ожидать, что включаться могут только молекулы подходящего размера. Так, хотя СН3ОН образует гидрохиноновые клатраты, С2Н5ОН слишком велик и таких соединений не образует. С другой стороны, не все маленькие молекулы могут образовать клатраты. Гелий, например, не может, так как его атомы слишком малы и проходят между атомами молекул гидрохинона, которые образуют клетку. По этой же причине пока еще не получены неоновые клатраты. Вода, хотя и имеет подходящий размер, но также не образует клатратов в данном случае объяснение, вероятно, не в несоответствии размеров, а связано со способностью молекул воды образовывать водородные связи, что позволяет молекулам воды приближаться к стенкам клетки и проникать через свободные промежутки в них. [c.43] Следует также отметить, что большая отрицательная энтропия растворения аргона в воде может быть обусловлена образованием ориентированных водных оболочек вокруг растворенных атомов. Добавление небольших количеств диоксана ведет к быстрому увеличению энтропии раствора, так как при этом, по-видимому, происходит разрушение водной структуры вокруг атомов аргона [И]. [c.44] Образование соединений включения имеет ряд полезных применений. Аргон можно отделять от неона путем образования клатратов, а также можно добиться обогащения смеси Хе—Кг ксеноном. [c.44] Вернуться к основной статье