Орто-пара-модификации водорода

ОРТО-ПАРА-МОДИФИКАЦИИ ВОДОРОДА [c.11]

В табл. 5.13 приведены второй и третий вириальные коэффициенты для пара-Еодорода. Вириальные коэффициенты для орто-пара-модификаций водорода различаются незначительно [401]. [c.218]

Энтропия информации кристаллических катализаторов рассчитывалась в связи с решением задач подбора катализаторов в процессах гидрирования и дегидрирования, изотопного обмена водорода с дейтерием, орто-пара-превращения водорода и др. [87]. Исследовалась зависимость энтропии информации кристаллических катализаторов от размера кристалла и структуры активного центра. Были рассмотрены три каталитические системы с различной структурой решетки кристалла 1) гранецентрированная трехмерная решетка кристалла 2) простая кубическая решетка 3) одномерные кристаллы в виде линейных цепочек атомов без изломов и с изломами на т-ж атоме. Первая каталитическая система рассчитывалась для четырех модификации структуры активного центра единичный атом решетки п = 1) дуплет атомов п = 2) трехатомный центр п = 3) шестиатомный центр-секстет Баландина. Модификация третьей каталитической системы — цепочка из N атомов без изломов, цепочка из N атомов с изломом на каждом третьем атоме, цепочка атомов с изломом на каждом четвертом атоме. Зависимости энтропии информации кристаллических катализаторов от структурных параметров активных центров показаны на рис. 2.13, а. [c.102]

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]

Для устранения неточностей, вносимых в анализ орто-пара-превращением водорода, перед входом в измерительный блок смеси проходят конверторы 7, где на специальном катализаторе устанавливается определенное соотношение орто- и ара-модификаций. [c.132]

Пара-орто-превращение водорода [ ]. Поверхность потенциальной энергии для реакции Н-)-Н2 =Н2- -Н, соответствующей взаимному превращению орто- и пара-модификаций водорода, довольно подробно изучалась, и поэтому ею можно воспользоваться для иллюстрации рассмотренных выше общих положений. На рис. 27 показана поверхность, [c.114]

Соотношение орто- и пара-модификаций водорода в электролитическом газе [c.210]

Как известно, различие орто- и пара-модификаций водорода состоит в том, что в первом случае спины протонов параллельны, а во втором — антипараллельны [379]. Для 0-Н2 проекция суммарного спина может принимать три значения (—1,0 и - -1), для га-На — одно (0). Спиновая волновая функция 0-Н2 четная (перестановка спинов не меняет ее знак), а для И-Н2 — нечетная. Поскольку волновая функция молекулы в целом должна быть нечетной, то 0-Н2 имеет нечетную вращательную волновую функцию, а и-На —соответственно четную. Таким образом, вращательные энергии этих двух модификаций различны [c.210]

Также для водорода и других веществ, смеси которых содержат орто- и пара-модификации, возникают осложнения, объяснения которых можно найти в учебниках статистической термодинамики. [c.187]

Физические свойства водорода, такие как давление паров, плотность, в некоторой степени зависят от соотношения в нем орто- и пара-модификаций. Наиболее существенны расхождения в величинах теплоемкости и теплопроводности нормального водорода и параводорода в определенном интервале температур, обусловленные разными энергетическими состояниями обеих модифи каций водорода. [c.11]

Для определения удельной теплоты испарения Ь водорода с различным соотношением орто- и пара-модификаций (х — мольная доля орто-модификации) предложена следующая зависимость [6] [c.17]

При нормальных условиях в водороде содержится 75% орто-модификации и 25% пара-модификации при низких температурах равновесие нарушается, и устойчивая форма жидкого водорода при 20,4 °К соответствует почти чистому параводороду с концентрацией его 99,8%. [c.61]

Соотношение орто- и пара-модификаций для водорода, полученное при низких температурах, устойчиво и при повышении температуры сохраняется длительное время. Восстановить равновесие можно нагреванием газа до 700—800 °С (для ускорения достижения равновесия можно применить катализаторы — платину, никель, вольфрам) [27]. [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]

У водорода отмечен особый вид аллотропии, отражающий различную ориентацию ядерных спинов в молекуле На у молекул пора-водорода (т. пл. —259,32 °С, т. кип. —252,89 °С) ядерные спины направлены противоположно друг другу в молекулах орто-во-дорода (г. пл. —259,2 °С, т. кип. —252,76 °С) ядерные спины направлены одинаково. Водород при обычных условиях является равновесной смесью пара- (25%) и ор/ио-формы (75%). Яара-водород несколько более устойчив. Разделить эти аллотропные модификации водорода можно методом хроматографии (используют обычно активированный уголь). [c.247]

Как указывалось выше, развитие процессов каталитического риформинга создало обильные источники водорода, которые, несомненно, обеспечат потребности нефтепереработки на ближайшие несколько лет. Необходимо, однако, учитывать, что рост потребления водорода в нефтепереработке (например, для превращения нефтяных остатков) или в химической промышленности (нанример, для синтеза аммиака) может настолько увеличить общую потребность, что ресурсы побочного водорода -с установок каталитического риформинга окажутся совершенно недостаточными. Кроме того, водород, создающий высокую удельную тягу, может найти применение и в качестве ракетного топлива. Эта возможность становится более реальной в связи с разработкой процесса превращения нестабильного орто-водорода в стабильную пара-модификацию при помощи каталитического процесса с использованием гидрата окиси железа. Разработана также новая конструкция емкости типа сосуда Дьюара для применения водорода в автомобильном и воздушном транспорте. Подобные исследовательские работы расширяют области использования водорода настолько, что при калькуляции процессов гидрирования в нефтепереработке уже нельзя будет учитывать водород по цене топливного газа. [c.167]

Таким образом, эффекты разделения низкотемпературной адсорбции в ряду орто-пара- и изотопических модификаций водорода являются квантовомеханическими. [c.65]

Действительно, для поддержания равновесного состава необходимо, чтобы десорбция атомов водорода в виде орто-модификации протекала в три раза быстрее, чем в виде пара-модификации. Скорость адсорбции водорода с диссоциацией на атомы, очевидно, должна быть практически одинаковой для обеих модификаций, что и ведет к соотношению < .305). [c.231]

Кроме процессов ассоциации и диссоциации могут происходить аллотропные видоизменения, заключающиеся в переходе вещества из одной структурной модификации в другую. Простейшим примером превращений такого типа являются взаимные превращения орто- и пара-изомеров водорода. [c.31]

Реакция Нг + Н. Изложенную выше общую картину превращения поступательной и колебательной энергии при реакции обмена с участием трех атомов можно конкретизировать на примере реакции взаимного превращения пара- и орто-модификаций водорода. Поверхность потенциальной энергии для системы трех атомов Н, изображенная на рис. 44, получена полуэмпирическим методом [587] и в соответствии с этим должна рассматриваться как весьма приближенная. [c.153]

Для водорода характерен особый случай аллотропии (аллотропия -— свойство химического элемента существовать в виде нескольких форм простых веществ). Изотопы атомов Н, О и Т образуют двухатомные молекулы На, Ог, Тг, НО, НТ и ОТ, из них молекулы Hj, Ог и Тг существуют в двух ядерно-изомерных формах спина орто-форме и пара-форме. Существование двух модификаций молекул водорода связано с различной взаимной ориентацией ядерных спинов атомов и, следовательно, с различными значениями вращательных квантовых чисел, В молекулах пара-водорода ядерные спины антипараллельны и вращательные квантовые числа четные. Орто-водород имеет параллельные спины и нечетные квантовые числа. Ядерная спиновая изомерия является исходной причиной различных магнитных, спектральных и термических свойств обеих модификаций. Пара- и орто-модификации водорода обладают различ- [c.56]

Теплота конверсии. Изотопы водорода существуют в двух молекулярных модификациях, которые характеризуются различной взаимной ориентацией ядерных спинов. При этом низшему энергетическому уровню молекул водорода соответствует пара-состояние. Численные значения орто-пара-состава в зависимости от температуры, определенные различными методами [c.213]

Скорость самопроизвольной орто-пара-конверсии, обусловленной магнитным взаимодействием орто-молеку.и, пропорциональна квадрату концентрация орто-модификации водорода [156] [c.214]

Согласованность экспериментальных данных, полученных на ОАХ, проверялась при помощи феноменологического уравнения, приведенного в работе [10], которое позволяет рассчитать по коэффициентам разделения на орто-пара-модификации водорода и дейтерия и одному из значений их изотопного коэффициента разделения зависимость последнего от ортопара-состава в равновесной газовой фазе. Экспериментальная и расчетная зависимости близки, расхождение между ними лежит в пределах точности эксперимента, что свидетельствует как о непротиворечивом характере сопоставляемых экспериментальных данных, так и о существенном вкладе в изотопные коэффициенты разделения эффектов, обусловленных взаимодействием поля адсорбента с вращением молекул, состоящих из изотопов водорода. [c.63]

Первая попытка интерпретации эффекта разделения орто-пара-модификаций водорода при низкотемпературной адсорбции содержится в работе Сендлера [1], который полагал, что о-Н адсорбируется преимущественно вследствие заторможенности его вращательного движения в ад-сорбате. Существенно, что Сендлер, а в дальнейшем Иттербик с сотр. [c.63]

Первая попытка интерпретации эффекта разделения орто-пара-модификаций водорода нри низкотемпературной адсорбции содержится в работе Сендлера [1], который полагал, что 0-Н2 адсорбируется преимущественно вследствие заторможенности его вращательного движения в ад-сорбате. Существенно, что Сендлер, а в дальнейшем Иттербик с сотр. [11, 12] рассматривали заторможенность как торможение вращения, полагая вследствие этого, что вращательная энергия 0-Н2 при адсорбции падает, а для И-Н2 остается нулевой, т. е. такой же, как и в объемной фазе. Такое решение задачи о взаимодействии ротатора с полем поверхности ошибочно при низких температурах разность между вращательными уровнями изотопов водорода много больше энергии теплового движения, и классическая механика неприменима. [c.63]

Газовый термометр постоянного объема (фиг. 3.4) также может быть сдвоен, как показано на фиг. 3.9, для выполнения относительных измерений. Лонг и Гульбрансен [62] сдвоили газовый термометр типа термометра, который применяли ранее-Джонстон и Веймер [32], и исследовали фосфин при температурах ниже комнатной. В качестве эталонного газа был выбран гелий. Лонг и Браун [62а] сравнивали свойства обычного водорода и параводорода при низких температурах. Недавно Би — наккер и др. [63] модифицировали сдвоенный газовый термометр -постоянного объема и вместо двух абсолютных манометров использовали один. Вместо второго манометра применялся дифманометр. Эталонный и исследуемый газы заполняли сосуды при температуре Г. Затем давления в сосудах выравнивались, и температура поднималась примерно на Г К. Это приводило к возникновению разности давлений в сосудах, которая фиксировалась дифманометром. Разность давлений непосредственно связана с зависимостью второго вириального коэффициента от температуры. Таким образом, метод позволяет измерять отношение АВ/АГ. Прибор этого типа использовался для измерения разности вторых вириальных коэффициентов орто- и пара-модификаций водорода и дейтерия и вторых вириальных коэффициентов изотопов водорода. В качестве эталонного вещества был выбран гелий. [c.91]

Ю. п. Благой, Б. Н. Зимогляд, Г. Г. Жунь (Физико-технический институт низких температур АН УССР, Харьков). В объемных фазах эффекты, обусловленные различиями свойств орто-пара-модификаций изотопов водорода (за исключением некоторых известных тепловых, магнитных и оптических явлений), даже при весьма низких температурах малы и ими можно пренебречь. Однако было показано [1—9], что при низкотемпературной адсорбции на поверхности некоторых твердых тел происходит разделение водорода и его изотопов на орто-пара-модификации. [c.62]

На основе данных о кинетике пара-орто-кокверсии разработан метод оценки энергии связи промежуточных поверхностных соединений в каталитических процессах [7, 81. Различие вращательных уровней орто- и пара-модификаций водорода может быть использовано для изучения механизма таких каталитических процессов, при которых не происходит промежуточной диссоциации молекул водорода. Так, если в определенных условиях процесс гидрирования протекает по ударному механизму [9], т. е. через взаимодействие адсорбированных углеводородов непосредственно с молекулярным водородом из газовой фазы, то различные модификации водорода (о- и п-водород) имеют различные скорости гидрирования. Это является подтверждением справедливости ударного механизма гидрирования углеводородов. [c.48]

Рис. 2.1. Зависимость равновесного орто-пара-состава водорода (протия, дейтерия, трития) Сн от температуры Г (кривые относятся к пара-модификации) [100, 101]

Как было указано, стоимость газообразного водорода определяется затратами на исходное сырье и энергетику, методом производства. При расчете стоимости жидкого водорода к этому добавляются энергетические и другие затраты, связанные с его ожижением и хранением. В свою очередь, эти затраты связаны с мощностью установки и капитальными вложениями на ее сооружение. Энергозатраты зависят также от полноты орто-параконверсии, а последняя связана с временем хранения жидкого водорода. Для большинства потребителей оказывается наиболее приемлемым состав с содержанием 95—97 % пара-модификации водорода. Хотя всегда имеется зависимость оптимального состава смеси орто- и пара-водорода от продолжительности его хранения (см, рис. 11.2) [877]. [c.578]

Молекулы На, В, и Тг могут находиться в орто- и парасостояниях, отличающихся друг от друга ядерньши спинами. Орто-пара-состав зависит от температуры. При нормальных условиях водород и тритий содержат 25% пара- и 75% орто-модификации, дейтерий 33% пара- и 67% орто-модификации. Повышение температуры выше комнатной не меняет равновесный орто-пара-состав. Понижение же температуры изменяет его. При 20° К водород, а при 5° К и тритий находятся практически полностью в пара-состоянии дейтерий при 7° К находится полностью в орто-состоянии (рис. 5). Самопроизвольное установление равновесного орто-пара-состава водорода при низких температурах происходит достаточно медленно — в течение нескольких суток [49]. [c.23]

Г. Г. Жунь, Ю. П. Благой, В. П. Малецкий (Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина Физико-технический институт низких температур АН УССР, Харьков). Ранее показано, что избирательность низкотемпературной адсорбции дейтерия из смеси Нг Ог на синтетических цеолитах существенно увеличивается при обогащении разделяемой смеси пара-водородом. При этом, однако, не учитывалось влияние на изотопный коэффициент разделения Sd изменяющейся в результате орто—пара-конверсии концентрации орто-дейтерия в адсорбционной системе. Настоящая работа предпринята с целью изучения зависимости величины SS от концентрации орто—пара-модификаций при адсорбции на цеолитах NaX, NaA и СаХ раздельно Hj и Dj. [c.101]

К у орто-дейтерия теплоемкость в 4 раза меньше, а около 1,5° К она уже в десятки раз меньше, чем у нормального дейтерия. На рис. 49 представлены данные Мендельсона, Рухемапа и Симона [650] для теплоемкости орто-пара-смесей водорода между 2,5 и 11,5° К. И в этом случае теплоемкость зависит от состава, но у водорода она растет с увеличением содержания орто-модификации, тогда как у дейтерия повышение теплоемкости вызывается увеличением концентрации пара-модификации. Следовательно, у обоих изотопов аномальный рост теплоемкости ниже 11° К связан с присутствием модификации, у которой низший вращательный уровень молекул / = 1. [c.176]

Шефер исследовал ВВК орто- и пара-модификаций водорода и дейтерия в области температур от 20 до 46 К. Автор не наблюдал заметной разницы в значениях ВВК орто- и парамодификаций водорода и дейтерия. [c.176]

Молекула Т. двухатомна, мол. м. 6,03210 основная частота колебаний атомов 2548,36 см" константа диссоциации / = р /р.р = 6,226 10" (293,15 К), те р - давление. С др. изотопами водорода Т. образует молекулы прототрития НТ с мол.м. 4,02395 и дейтеротрития DT с мол. м. 5,03015. Молекулярный Т. может находиться в орто-и пара-состояниях (соотв. o-Tj и n-Tj). При обычных условиях газообразный Tj представляет собой смесь 75% орто- и 25% пара-модификаций (нормальный Т., н-Тг). Равновесный Т. (p-Tj), имеющий равновесный орто-пара-состав при данной т-ре, содержит п-Т, (%) 97,243 (10 К), 66,453 (20 К), 43,493 (30 К), 33,35 (40 К), 28,789 (50 К), 25,075 (100 К). Энтальпия орто-пара-превращения н-Тг в p-Tj соАавляет -195,94 при 20 К и -11,51 Дж/моль при 50 К. [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология