Ортоводород Водород

Различают состояния молекул с одинаковым и противоположным по направлению вращением атомных ядер (параллельные и антипараллельные спины). В связи с этим имеются две модификации молекулярного водорода, несколько различные по физическим свойствам ортоводород и параводород, содержащиеся в нормальном водороде при обычных и высоких температурах в соотношении 3 1 [6, 18]. [c.11]

Орто-пара-конверсия водорода оказывает существенное влияние на работу ожижительной установки. Известно, что нормальный водород состоит из смеси двух модификаций ортоводорода (о-Нг) и параводорода (п-Нг), отличающихся ядерными спинами. [c.61]

Орто-пара-конверсия водорода в жидком состоянии связана с магнитным взаимодействием между молекулами ортоводорода. Так как эта реакция бимолекулярная, то скорость уменьшения концентрации ортоводорода [c.62]

Рис. 21. Зависимость скорости испарения жидкого водорода при орто-пара-конверсии от концентрации в начале хранения [78] (начальная концентрация ортоводорода соответствует равновесным концентрациям при 300, 120, 90°К и т. д.).

Орто-пара-конверсию выгодно проводить в две ступени на первой ступени конверсии, осуществляемой при температурах жидкого воздуха или азота, образуется до 50% параводорода, на второй ступени, проводимой при температуре жидкого водорода, достигается почти полное превращение ортоводорода в параводород [94]. [c.64]

Хотя эта реакция и не является истинной реакцией гидрогенизации, ее целесообразно рассмотреть здесь, поскольку изучение этого процесса в большой степени содействовало пониманию некоторых сторон каталитических процессов гидрогенизации /4/. Мы остановимся преимущественно на практических аспектах этой реакции, которые связаны с проблемами сжижения водорода и последующего его хранения. При температуре жидкого водорода равновесная концентрация параводорода составляет 100%, при комнатной температуре она равна 25%, а превращение ортоводорода в параводород является реакцией экзотермической. Только что полученный жидкий водо- [c.195]

Для измерения концентрации атомов Н может быть использована способность атомов Н катализировать превращение ортоводорода в параводород, соотношение которых можно найти, определяя теплопроводность водорода в определенных условиях. Эти, а также и некоторые другие методы, сыгравшие в свое время большую роль при изучении некоторых модельных реакций, имеют весьма ограниченное применение. [c.28]

Тем не менее существуют процессы, в которых наблюдается изменение ядерных спиновых квантовых чисел. В качестве такого примера можно привести реакцию конверсии ортоводорода в параводород, в ходе которой суммарное триплетное состояние ядерных спинов ( яд gf, = 3) меняется на суммарное синглетное состояние ( д = 1). Существенно, что расщепление соответствующих уровней достаточно велико, так как оно определяется разностью вращательных уровней энергии с У = О и У = 1. При температурах жидкого водорода около 20 К оно сравнимо с теплотой испарения жидкого водорода. [c.111]

Для того чтобы выполнялось условие антисимметричности суммарной волновой функции, при расчете вращательных состояний молекулы с ядрами, имеющими полуцелый спин, например для водорода, необходимо учитывать симметрию ядерного спина. Поэтому без вывода примем, что, например, водород су-и ,ествует в двух модификациях с четным и нечетным вращательным квантовым числом. Эти модификации называют пара-V. ортоводородом. [c.64]

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]

По химическим свойствам пара- и ортоводород идентичны. 110 различаются некоторыми физическими свойствами. Так, температура плавления пара- и ортоводорода соответственно равна 13,83 и 13,95 К, а температура кипения составляет 20,26 и 20,39 К. Энтальпия превращения обычного водорода (равновесная смесь изомеров) в параводород при О К составляет АН = —1,41 кДж/моль. [c.45]

Для гетероядерных молекул классические значения Евр и Свр, согласующиеся с законом равнораспределения энергии, достигаются практически уже при 7 0вр (рис. П. 9). Обычные температуры для вращательного движения являются высокими, поскольку 0вр не превышает нескольких десятков К. Температурная область, в которой вращательная теплоемкость заметно отличается от классического значения, наибольшая для водорода. При низких температурах существенна разница в термодинамических функциях двух форм водорода ортоводорода (ядерный спин — единица, нечетные значения /) и параводорода (ядерный спин — О, четные значения /). [c.111]

НОГО И равновесного водорода очень интересны. Они не только показывают, что свойства жидкостей зависят от состояния атомов ядер, но и демонстрируют характер наблюдаемых зависимостей. Из приведенных в табл. 27 данных следует, что параводород кипит при более низких температурах, чем нормальный водород. Теплота испарения жидкого параводорода меньше, а молярный объем больше, чем у нормального водорода. Хотя различия и невелики, они дают основания считать, что взаимосвязь между молекулами параводорода в жидкой фазе слабее, чем между молекулами ортоводорода. По всей вероятности, это вызвано различиями в магнитных взаимодействиях молекул. Магнитные моменты молекул орто- и параводорода отличаются за счет различий суммарных ядерных спинов и вращательных квантовых чисел. Спины протонов в молекулах параводорода антипараллельны. Они компенсируют друг друга и не вносят вклад в магнитный момент молекулы. При низких температурах почти все молекулы параводорода находятся на самом низком вращательном уровне, 7=0, поэтому магнитный момент молекул параводорода равен нулю, т. е. они немагнитны. Магнитный момент молекул ортоводорода всегда отличен от нуля, потому что ядерные спины параллельны и самый низкий вращательный уровень У = 1. [c.220]

Отметим, что вязкость жидкого ортоводорода приблизительно на 5% выше, чем параводорода. Твердый водород имеет гексагональную [c.220]

В рамках рассмотренной теории столкновений не ставился вопрос о физическом смысле энергии активации и ее связи со строением реагирующих молекул. Этой величине давалось лишь формальное определение. Предполагалось, что энергия активации необходима для разрыва сильных химических связей между атомами в молекулах. Поскольку при реакции эти связи должны быть разрушены, можно было бы ожидать, что величина энергии активации должна быть близка к энергии разрываемых связей. Однако это простое предположение не подтверждается опытом. Так, например, в реакции между атомом водорода и молекулой водорода при превращении параводорода в ортоводород Н + Н —н [c.435]

Водород может находиться в двух состояниях — в орто- и лй/ йг-состояниях. Ортоводород o-Hj имеет параллельную ориентацию ядерных спинов, параводород -Н2 — антипараллельную. Состав смеси зависит от ее температуры. Ниже даны константы К равновесия перехода П-Н2 = 0-Н2 двух форм водорода и составы равновесной смеси при различной температуре [c.119]

Водород нормальный (75% ортоводорода) Но Воздух Г ел ИЙ [c.45]

Об участии атомного водорода в той или иной реакции можно судить по орто- ара-конверсии водорода. В равновесном состоянии водород состоит из 75% ортоводорода (ядерные спины параллельны) и 25% параводорода (ядерные спины антипараллельны). Если в систему ввести только параводород, то его преврашение в реакционной смеси в ортоводород свиде- [c.437]

Разложение катализаторе Превращение пара-водорода в ортоводород [c.383]

Для водорода характерен особый вид аллотропии, связанный с различной ориентацией ядерных спинов в молекуле На. В молекулах ортоводорода (т. пл. —259,20°С, т. кип. —252,76°С) ядерные спины направлены одинаково, у параводорода (т. пл. —259,32°С, т. кип, - 252,89 °С) — противополол но друг другу. [c.465]

Теплоемкость нормального, пара- и ортоводорода при постоянном давлении (Ср°) и температурах от 10 до 33,1 °К сохраняет одно и то же значение, равное 4,968 ккал1(моль-град) [6 Значения коэффициентов теплопроводности и абсолютной вязкости газообразного нормального водорода при различных температурах приводятся в табл. 2 и 3. [c.13]

Орто- и параводород представляют собой две модификации водорода. В параводороде спины моментов протонов антипараллельны, а в ортоводороде — паралл( лы1ы. Подробнее этот вопрос будет обсужден в гл. XXI. [c.334]

В молекуле ортоводорода спины двух протонов параллельны (результирующий спБН 1). В молекуле параводорода спины антипараллельиы (результирующий спин 0). При комнатной температуре водород состоит из равновесной смеси 3 частей ортоводорода и 1 части параводорода. Переход одной модификации в другую запрещен и при изменении температуры совершается очень медленно. Процесс катализируют парамагнитные вещества, например кислород, адсорбированный при температуре жидкого воздуха на угле, и даже стенки сосуда. При понижении температуры смесь обогащается параводородом и при 20 К удается получить чистый параводород. При повышении температуры параводород очень медленно переходит в ортоводород. [c.154]

На основании изучения водорода методом низкотемпературной теплоемкости было открыто существование двух изомеров иодорода Нг — параводорода и ортоводорода, отличающихся спинами протонов. Теплоемкость водорода при низких температурах значительно ииже, чем следует ожидать для двухатомного газа. Так, для водорода она приближается к 12,6 Дж/(К- моль) (вместо расчетной 20,8 Дж/(К-моль)]. Такое поведение молекул водорода связано с квантовыми явлениями при собственном вращении протона в ядрах атомов. Два протона в моле- куле Нг могут различаться спинами. В ортоводороде спины протонов параллельны, в параводороде—антнпараллельны. При [c.44]

Изиестны две модификации молекулярного водорода ортоводород и параводород. Если сиины обоих ядер молекулы параллельны, то мы имеем молекулы орто если пни антипараллельны, — молекулы пара. Обе модификации —орто и пара —переходят друг в друга, следовательно, составляют равновесную систему (рис. 133, б). [c.614]

На симметрию влияют фяд, грэл и фар. Благодаря этому симметрия вращательной волновой функции определяется однозначно, если заданы свойства тряд и фэл Свойства орто- и параводорода хорошо иллюстрируют сказанное. Спин протона равен /2- В соответствии с этим суммарная волновая функция водорода должна быть антисимметричной. Для молекулы Н2 электронная волновая функция симметрична, фкол также всегда симметрична. Для ортоводорода (11)5 = 1 Сяд = 3, фяд симметрична. Следовательно, грвр антисимметрична, чтобы полная функция Ч оставалась антисимметричной. Антисимметричной г )вр отвечают только нечетные значения Л При высоких температурах, для бвр [c.233]

Как уже было сказано, для ядер, имеющих полуцелый спин, полная волновая функция молекулы антисимметрична по отношению к обмену ядер местами. Так как для молекулы водорода На фэл симметрична по отношению к этому обмену, то ф может быть антисимметричной, когда 5 = О и вращательные уровни четные или же когда 5 = 1 и вращательные уровни нечетные. Молекулы Н2 с параллельными спинами протонов называют молекулами ортоводорода. Молекулы с анти-параллельной ориентацией ядерных спинов называют молекулами параводорода. Ортомодификацией молекул обычно называют ту, которая имеет больший статистический вес [481. [c.218]

Переход ортоводорода в параводород и парадейтерия в ортодейтерий при понижении температуры происходит очень медленно и может длиться многими неделями и даже годами. Скорость самопроизвольной бимолекулярной реакции превращения, обусловленного магнитным взаимодействием молекул ортоводорода, пропорциональна квадра- ту концентрации о-Нг- Константа скорости (при отсутствии катализаторов этой реакции) равна 3,34 10 с" х мд (мд — молярная доля). Теплота орто — параконверсии твердого или жидкого водорода равна 1,417 кДж/моль [49]. [c.219]

Если водород, равновесный при комнатной температуре, т. е. содержащий около 75% молекул ортоводорода, охладить, то концентрация ортомодификации в жидкой фазе в течение длительного времени будет близка к 75%. Такой жидкий водород принято называть нормальным. Равновесный жидкий водород почти нацело состоит из параводорода. При нормальной температуре кипения жидкого водорода, равной 20,4 К, в равновесном водороде содержится всего 0,21% ортоводорода. [c.219]

Ортоводород и параводород. Когда атомы, обладающие ядерным спином, образуют двухатомную молекулу, могут возникнуть два типа молекул с параллельными и антипараллельными спинами атомных ядер. На практике такие ситуации возникают при образовании молекул Нг, О2 и СЬ. С увеличением молекулярной массы различия в свойствах этих двух типов молекул уменьшаются, но у водорода эти соединения можно четко разделить. Их называют ортоводородом (0-Н2), если ядерные спины параллельны, и параводородом (п-Нг), если антипараллель-ны. Относительное содержание двух форм в равновесии подчиняется распределению Больцмана, и расчетные значения относительного содержания п-Нг при разных температурах хорошо согласуются с экспериментом (99,82 и 50,41% при 20 и 70 К соответственно). Наиболее существенно отличаются удельные теплоемкости (табл. 5.2), и относительное содержание двух форм определяют по теплопроводности. Используя различия в теплотах адсорбции, эти две формы водорода можно разделить на колонке с оксидом алюминия. [c.267]

Тритий, чрезвычайно редкий, радиоактивный изотоп образуется в результате некоторых ядерных реакций. Водород и его изотопы имеют также две модификации ортоводород и параводород. Обычный водород, стабильный при нормальных условиях, представляет собой смесь 75% орто- и 25% парамодификаций и называется нормальным водородом. [c.98]