Дейтерий по теплопроводности

ВОДОРОДА ПАРА-ОРТО-ПРЕВРА-ЩЕНИЕ (пара-орто-конверсия) — превращение молекул водорода в зависимости от условий из одной формы в другую. Существование двух модификаций молекулярного водорода связано с различной взаимной ориентацией ядерных спинов атомов и, следовательно, с различными значениями вращательных квантовых чисел. В молекулах параводорода (л-На) ядерные спины антипараллельны и вращательные квантовые числа четные. В молек лах ортоводорода (0-Н2) спины параллельны и квантовые числа нечетные. Пара- и ортоводороды имеют разные теплоемкости, теплопроводности упругости пара, температуры плавления и др. На равновесное соотношение между числом орто- и пара-молекул и механизм превращения значительно влияет температура, наличие атомарного водорода, катализатор, природа растворителя и др. Пара-орто-превращение характерно также для дейтерия и трития. Способность молекул водорода к орто-пара-превращению используют для изучения механизма изотопного обмена водорода, гидрирования, каталитического окисления водорода и др. [c.57]

Определение теплопроводности. Для изотопного анализа может быть использовано существенное различие в температурных зависимостях теплоемкости изотопных разновидностей химических соединений. Этот метод оказывается особенно действенным при изотопном анализе соединений дейтерия, поскольку различие теплопроводностей изотопных разновидностей и В больше, чем в случае изотопов каких-либо иных элемент ов. [c.111]

Испытание чистоты полученного препарата производят измерением его> теплопроводности или давления пара. Дейтерий получается с количественным, выходом, соответствующим уравнению реакции. [c.159]

Определение относительной распространенности изотопов в образцах водородсодержащих соединений часто проводится иными, не масс-спектрометрическими методами. Разница в химических и физических свойствах, вызываемая замещением атомов водорода дейтерием, настолько велика (в сравнении с другими изотопными замещениями), что могут быть применены методы, чувствительность которых обычно недостаточна для измерения распространенностей других изотопов. Для проведения анализа часто применяется собственно водород, а также соединения, в которых большая часть молекулы представлена атомами водорода, как, например, ВНд, NH3, НаО, СН4. При определении дейтерия, основанном на измерении теплопроводности, используются как Н2, так и ВН3. Этим методом [1857] для концентраций дейтерия в пределах до 2,5% достигается точность определения порядка ЫО %. К недостаткам метода следует отнести зависимость измерения от молекулярного веса всех типов молекул газа, присутствующих в смеси анализируемый газ должен быть свободен от примесей. Для определения содержания дейтерия очень часто применяется метод измерения плотности воды [272, 1824, 1825]. Смеси дейтерированной и обычной воды образуют идеальные растворы с точки зрения их плотности [1974], однако измерения осложняются вариациями в распространенностях и 0. Этот факт требует приготовления эталонного образца воды, свободной от дейтерия. При использовании образцов с весом менее 0,1 г была достигнута точность 0,01%. Описаны также и другие методы [642, 1678], в которых проводилось определение дейтерия. [c.83]

Большинство химических элементов в природе состоит из смеси изотопов, причем изотопный состав у элементов различного происхождения почти всегда одинаков или отличается незначительно. Обогащая химическое соединение или смесь одним из стабильных изотопов исследуемого элемента, получают систему, где роль метки выполняет измененный изотопный состав вещества. В качестве стабильных изотопов часто используются изотопы легких элементов, таких как дейтерий, углерод-13, азот-15, кислород-18 и др. Количественное определение изотопного состава производится главным образом при помощи масс-спектрометров. Кроме того, известны методы определения изотопного состава по плотности, теплопроводности, показателям преломления последнее время находят применение измерения инфракрасных и высокочастотных спектров, а также ядерного магнитного резонанса. [c.8]

Разделение изотопов в разряде постоянного тока (эксперимент). История наблюдения эффекта. В упоминавшейся работе [1] в тлеющем разряде постоянного тока было обнаружено разделение изотопов водорода, а попытка зарегистрировать разделение изотопов ксенона оказалась неудачной. Причиной неудачи была скорее всего недостаточная чувствительность методики, применявшейся для диагностики изменения изотопного состава. Авторы определяли удельный вес по теплопроводности газа в пробах. Масс-спектрометрический метод анализа не применялся. Эффект разделения изотопов водорода был объяснён преобладанием в разряде молекулярных ионов дейтерия. Это качественное объяснение эффекта подтверждено расчётом в последующей подробной работе, посвящённой уже только изотопам водорода [16]. Вопрос о наличии в разрядах постоянного тока разделительного эффекта, непосредственно связанного с различием масс частиц, в течение длительного времени оставался невыясненным. [c.345]

АНАЛИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ДЕЙТЕРИЯ МЕТОДОМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ [c.131]

XII. Теплопроводность жидких водорода и дейтерия в зависимости от температуры [70] [c.142]

Физические и химические свойства газообразного и жидкого водорода, гелия. Водород — самый легкий из газов, молекулы его движутся быстрее молекул других газов. Поэтому водород характеризуется наибольшей скоростью диффузии и высокой теплопроводностью. Водород имеет два редких изотопа дейтерий и тритий. Водород является взрывоопасным, но нетоксичным веществом. Коррозионного действия на конструкционные материалы он не оказывает. Жидкий водород бесцветен, прозрачен и не имеет запаха, он в 14 раз легче воды, В жидком водороде затвердевают почти все газы, кроме гелия. При конденсации и замерзании воздуха или кислорода в жидком водороде возникает потенциальная опасность взрыва. В обычных условиях водород малоактивен. Его активность сильно возрастает при нагревании, под действием электрического разряда, ультрафиолетового излучения, радиоактивных излучений и в присутствии катализаторов. Повышение химической активности водорода под действием перечисленных факторов в известной мере объясняется частичным образованием атомарного водорода, который значительно более активен, чем молекулярный. Водород — хороший восстановитель отнимая кислород от окислов металлов, водород восстанавливает их. [c.151]

Метод теплопроводности (с). Очень удобный метод анализа малых количеств газообразного водорода основан на разности в удельной теплоемкости, а следовательно, и теплопроводности для обоих изотопов (ср. стр. 98) он может быть применен только для смесей, содержащих больше 1% дейтерия, и способен в этом случае дать точность до О.РД с 0,002 см газа при нормальных температуре и давлении. Принцип этого метода такой же, как был описан выше в приложении к анализу смесей орто- и параводорода (гл. III). Прибор калибрируется с помощью или смесей с известным содержанием только Нд и Dg или применяются равновесные смеси На, Dg и HD. Если применяющийся газ не находится в состоянии равновесия, то этого можно достигнуть пропусканием его над раскаленной никелевой проволокой. [c.116]

Физические свойства. Чистый дейтерий может быть получен электролизом чистой тяжелой воды с добавкой соответствующего электролита или разложением ее металлическим натрием и другими способами. Так как плотность дейтерия почти вдвое больше, чем у водорода, то коэфициенты диффузии и теплопроводности составляют соответствующего значения для легкого изотопа этот множитель дает также отношение числа столкновений между молекулами дейтерия к числу столкновений между молекулами водорода при одинаковых условиях. [c.126]

Дейтерий (тяжелый водород) и тяжелая вода. Тяжелый изотоп водорода Н- получил название дейтерия й обозначается буквой В. В природных соединениях и воде отношение Н О близко к 6000. Оно подвержено заметным колебаниям (см. 16). Различия в свойствах обоих изотопов водорода значительно больше, чем у изотопов других элементов, например температуры замерзания и кипения (при 1 от) равны 18,65° и 23,59° у Ог и 13,95° и 20,38° у Нг (в абсолютной шкале). Теплопроводность 02 при 0° С и 1 от -на 30 / больше, чем у Нг. Этим пользуются для изотопного анализа водородного газа. [c.29]

Содержание дейтерия в разных пробах водорода может быть точно найден с помощью массового спектрографа сравнением интенсивиостей пучков, образованных обоим изотопами (Б л э к н е й, 1933) или измерением теплопроводности разреженного газа (Фаркас, 1934). Менее точные результаты дает сравнение интенсивностей спектральных линий и полос обоих изотопов и их соединений ( 54). Все эти способы имеют то преимущество, что они требуют ничтожных количеств газа. Если последнего имеется достаточно в распоряжении, то проще сожигание его в воду и определение содержания ОзО в последней одним иа методов, описанных ниже. [c.46]

Из рассмотрения табл. 10 можно сделать вывод, что только водород, дейтерий, гелий и неон имеют теплопроводность, значительно отличающуюся от теп- [c.82]

Согласно кинетической теории, коэффициент тенлонроводности газа пропорционален его теплоемкости и обратно пропорционален корню квадратному из молекулярного веса. Как видно из рис. 18, при температурах ниже 180° К теплоемкости водорода и дейтерия сильно различаются, так что коэффициент теплопроводности может служить хорошим способом определения содержания дейтерия. [c.51]

На несколько ином принципе основан микрометод, разработанный Фар-кашами. Для уменьшения количества анализируемого газа измерения ведут при давлении порядка 0,05 мм Hg. При таких малых давлениях теплопроводность зависит в сильной степени от давления. На этом, например, основан известный вакуумный манометр Пирани. Необходимость точно подгонять давление в сосуде устраняется следующим способом измерений. Прибор заполняют водородом и через проволоку пропускают ток силы 1, которому отвечают температура проволоки и ее сопротивление Гх - Затем повышают ток до чему отвечают температура 2 и сопротивление Гз. После этого прибор заполняют дейтерием и регулируют давление так, чтобы при токе г сопротивление также было г . Затем увеличивают снова ток до 1 , отчего температура и сопротивление проволоки становятся равными 2 и Гд. Те же операции повторяют с исследуемым газом, что дает Т и Гд. Из величин 7-2, Гд и Гд линейной интерполяцией находят содержание дей- [c.52]

Метод теплопроводности имеет также другие применения в изотопном анализе. Этим путем можно, например, определять содержание дейтерия в метане, этане и других углеводородах. Определять дейтерий в воде можно также разложением водяного пара на нагретой до 2000° вольфрамовой проволочке и анализом, описанным выше способом, получающегося водорода. [c.53]

Своеобразное видоизменение рассматриваемого метода основано на различном давлении насыщенного пара над твердыми НаО и ВаО. Это давление может быть измерено для заданной температуры, например 0°, по измерению теплопроводности и сопротивления проволоки, как выше описано, и из него можно найти содержание дейтерия с точностью до десятых долей процента. [c.53]

Анализ газов по теплопроводности был разработан с большой тщательностью для изучения орто-пара превращений молекулярного водорода. Этот же метод может быть применен для определения содержания дейтерия в водороде. Проволочка, нагреваемая электрическим током, теряет теплоту путем лучеиспускания и теплопроводности. Последняя зависит от состава газа. Поэтому при заданном количестве электрической энергии, проходящей через проволоку, ее температура зависит от теплопроводности среды и может быть измерена по сопротивлению. [c.139]

Реакция обмена между этиленом и дейтерием была открыта впервые Л. и А, Фариасами и Райдклем [1] в 1934 г. при исследовании каталитического гидрирования этилена на никелевой проволоке при 20 и 120°С. Реакция контролировалась по падению давления в системе и определением содержания НО в водороде по изменению теплопроводности водородной смеси. Было показано, что в зависимости от условий протекают реакции [c.450]

При использовании метода стабильных индикаторов обогащают химическое соединение одним из стабильных изотопов исследуемого элемента. В качестве стабильных изотопов часто применяют изотопы легких элементов, такие, как дейтерий, углерод-13, азот-15, кислород-18 и др. Количественное определение изотопного состава производится- главным обрaзч>м нp - помощи- ас - ектрометров. Кроме того, известны методы определения изотопного состава по плотности, теплопроводности, показателям преломления, а также на основе данных инфракрасной, высокочастотной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса. Преимуществом стабильных изотопов является их устойчивость и отсутствие ядерных излучений. Однако только небольшое число элементов имеет стабильные изотопы, подходящие для использования в качестве меченых атомов. Высокая стоимость обогащенных стабильных изотопов, сравнительно сложная техника определения изотопного состава, довольно низкая чувствительность и точность методов количественного определения, наличие значительных изотопных эффектов у легких эле- [c.13]

Опыты, в которых измеряются относительные скорости водородного обмена в реагирующих молекулах и на поверхности, полезны тем, что позволяют провести различие между реакционноспособным и нереакционноспособным поверхностным водородом. В качестве примера была изучена реакция дейтеро-водородного обмена 1гежду СН4 и дейтерировапным катализатором или между СВ4 и обработанным водородом катализатором [38]. Система, в которой проводился эксперимент, была сходной с представленной на рис. 10. Однако ячейка по теплопроводности в данном случае уже не была пригодной для анализа. Вместо нее был использован масс-спектрометр, снабженный приспособлением для непрерывного отбора пробы из системы. [c.389]

Основным методом анализа стабильных изотопов служит маса-спектромтття (чувствительность 10 % изотопа при точности 0,1 — 1% длн проб весом в доли мг). Все большее применение находят спектральные методы (ИК и высокочастотные спектры) и парамагнитный резонанс (см. Изотопов стабильных анализ). Дейтерий, О и нек-рые др. изотопы определяют по изменению показателя преломления, теплопроводности, плотности как самого элементарного вещества, так и его соединений. Депсиметрич. методом устанавливают изотопный состав воды о точностью до десятитысячных долей процента. Количественное определение стабильных изотопов тем менее надежно, чем тяжелее изотоп. [c.92]

Орто-пара-превращение. Установление орто-пара-равновесия в дейтерии при низких температурах требует превращения парадейтерия в орто-форму и является медленным процессом подобно соответствующему изменению для водорода он катализируется, однако, древесным углем (Фаркас, Фаркас и Гартек, 1934 г.). Равновесные смеси были проанализированы по вышеописанному (стр. 98) методу теплопроводности при 20,4°, 53° и 78 °К результаты прекрасно согласуются с вычисленными вышеуказанным способом и приведенными в табл. 19. [c.130]

В первых работах по исследованию каталитического обмена с дейтерием для определения разбавления дейтерия водородом применялись методы теплопроводности, анализ углеводородов методом ИК спектроскопии и установление общего содержания дейтерия в углеводороде путем сожжения. Морикава и сотрудники [2] исследовали обмен СН4 и Ог, а также СН4 и С04 на катализаторе никель на кизельгуре при температурах выше 138°. Эти авторы [3] показали, что обмен СгНе и Ог происходит между 100 и 130°, т. е. приблизительно на 60° ниже температуры крекинга этана до метана. Аналогичные результаты были получены и для СзНе и Ог [4], Изучался [5, 6] обмен ряда углеводородов. СгНб, СзНе, Н-С4Н10, н-СбНи и цнклогексана с дейтерием на платиновых катализаторах при использовании в анализе метода теплопроводности. [c.247]

Как указывалось выше, для. получения хорошей чувствительности детектора газ-носитель и растворенное вещество должны значительно отличаться друг от друга по удельной теплопроводности. Существует ряд особых случаев, когда выгодно применять газ-носитель, идентичный одному из компонентов пробы, и тем самым исключить этот компонент из хроматограммы, поскольку детектор не реагирует на его присутствие. Подобный прием пригоден при плохом разделении двух компонентов, поскольку благодаря ему легче проанализировать смесь на основании различий в удельной теплопроводности, чем на основании различий в коэффициенте распределения. Например, аргон можно отделить от кислорода на молекулярных ситах только при низких температурах. Однако ошибки в определении кислорода, обусловленной присутствием аргона, можно избежать, используя в качестве газа-носителя аргон и тем самым исключая часть пика, приходящуюся на его долю в общем пике аргона и кислорода. И наоборот, аргон можно определить в воздухе, применяя в качестве газа-носителя кислород. Такой же прием был использован для определения содержания дейтерия в. водороде без фактического разделения протия и дейтерия на колонке (подробности см. в гл. 2, раздел В). Теоретически эту методику маскировки нежелательного компонента газом-носителем можно применять во многих случаях. Так, метан и другие легкие углеводороды, находящиеся в воздухе, можно определить, употребляя в качестве газа-носителя чистый воздух. Необходимо, однако, учесть, что различия в удельной теплопроводности будут обычно значительно меньщими, чем при использовании водорода или гелия. Поэтому иногда следует пожертвовать чувствительностью ради селективности. [c.96]

Первая реакция [уравнение (8)] включает взаимное превращение орто-и /щ/эа-ядерных спин-изомеров протия (или дейтерия). Обычно протий состоит из трех частей орто-изомера и одной части пера-изомера, причем скорость изомеризации низка. Взаимопревращение, однако, катализируется, в особенности окислами железа. Поскольку обе формы резко oтличaют iя по удельной теплопроводности, важно чтобы их соотношение в пробе не изменялось при взаимодействии с наполнителем колонки. Если происходит изменение в составе, оно должно происходить так быстро, чтобы протий [c.179]