Масса молекулярная изотопов водорода

Используя известные вам изотопы водорода и кислорода, определите молекулярные массы всех возможных разновидностей воды. [c.69]

Определите молекулярную массу воды, молекулы которой содержат тяжелый изотоп водорода — дейтерий. [c.63]

В прошлом столетии за единицу измерения атомных и молекулярных масс принимался вес атома водорода. Затем до 1961 г. за единицу измерения атомных и молекулярных масс принималась Vi6 часть массы атома кислорода (кислородная единица, к. е.). С августа 1961 г. на Международном конгрессе по чистой и прикладной химии с целью унификации химических и физических единиц измерения атомных масс принята вместо кислородной единицы углеродная единица, т. е. V12 часть массы атома изотопа углерода С . [c.38]

Далее, каждый из трех известных изотопов кислорода (О , 0 и О ) может образовывать отдельный вид воды с любым изотопом водорода. Так, могут быть молекулы состава (Н )20 , (Н ), ,0 , (Н )зО и т. д. Из них первая формула отвечает обыкновенной, легкой воде. Ее молекулярная масса равна 18. Самая тяжелая из всех возможных видов воды имеет состав (№)20 ( сверхтяжелая вода). Ее молекулярная масса равна 24. [c.24]

Долгое время в качестве единицы атомной массы была принята /16 часть средней массы атомов природного кислорода, состоящего из изотопов 0, и 0. Эта единица составляла основу химической шкалы атомных масс. В основе же физической шкалы лежала 716 часть массы изотопа 0. Переходный множитель от одной шкалы к другой 1,000275. Существование двух шкал атомных масс создавало определенные трудности. Разница между ними намного превышает точность определения атомных масс современными физическими и физико-химическими методами. В 1961 г. Международный конгресс по чистой и прикладной химии (ШРАС) утвердил единую углеродную шкалу атомных масс. Основа ее — атомная единица массы (а.е.м.), равная /12 части массы изотопа углерода С. По углеродной шкале относительные атомные массы водорода и кислорода соответственно равны 1,0079 и 15,9994. Таким образом, атомная (элементная) масса — среднее значение массы атома химического элемента, выраженное в атомных единицах массы. Изотопная масса — масса данного изотопа в атомных единицах массы. Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы она равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. [c.16]

Напишите формулы всех соединений азота с водородом, в которых легкий изотоп водорода 1н полностью или частично замещен его тяжелым изотопом Н. Каковы их молекулярные массы [c.84]

Состав и структура. Три изотопа водорода ( Н, р и Т) и три стабильных изотопа кислорода ( 0, О и 0) в различных сочетаниях могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды с молекулярными массами от 18 до 24 (Тг О). Так как природные воды содержат Т и О в виде следов, то их изотопный состав характеризуется лишь девятью компонентами (табл. 18), относительное содержание которых близко к содержанию тех 1 ли иных элементов в морской воде. Земные воды состоят из легкой воды, тяжелой воды по кислороду и тяжелой воды по водороду. Обычно под тяжелой водой подразумевают воду состава DaO с молекулярной массой, равной 20. Органолептически ее нельзя отличить от воды обычной, но в физических свойствах имеются некоторые различия (табл. 19). [c.214]

В химии практически важной единицей количества вещества является моль. В одном моле содержится столько структурных единиц (атомы, молекулы или др.), сколько атомов в 12 г изотопа углерода С. Число структурных единиц, содержащихся в одном моле вещества, равно 6,022-10 (постоянная Авогадро). Масса одного моля данного вещества называется его молярной массой. Так, молярная масса молекулярного кислорода равна 31,9988, а атомарного водорода — 1,0079 г/моль. Совершенно очевидно, что молярная масса вещества в граммах численно равна его молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы. [c.16]

Рис. 87. Теплоты смешения изотопов водорода при 20,4° К N . — мольная доля компонента с большей молекулярной массой

Наиболее низкими частотами в молекулах воды характеризуются колебания ядерных спинов. Протон обладает механическим, илп спиновым (т. е. вращательным), моментом количества движения и магнитным моментом, создающим магнитное- поле вокруг протона. Величина напряженности этого поля в точке расположения второго протона достигает 10 9 (заметим, что поле на поверхности Земли около 1 9).ЯсНо, что у такой, как принято говорить, двухспиновой системы (ядро кислорода 0 ни механического, ни маг-иитного момента не имеет) существуют два состоянии основное, когда два спина антипараллельны, и возбужденное, когда они параллельны. Переходам между двумя состояниями в молекуле воды отвечает частота всего 4-10 Гц. Интересно отметить, что описанным переходам (называемым пара —орто ) в молекулах воды точно соответствует пара — орто-конверсия в молекулярном водороде. Другая фундаментальная, предельно низкая частота в спектре воды связана с наличием тяжелого изотопа водорода — дейтерия Н. Ядро дейтерия — дейтрон отличается от протона примерно в два раза большей массой. Заряд дейтрона, равный заряду протона, равномерно размазан между двумя составляющими его частицами — протоном и нейтроном, так что в итоге заряд дейтрона оказывается несферическим. Сигарообразная форма распределения положительного заряда ядра дейтерия приводит к тому, что энергия дейтрона зависит от того, как ось [c.109]

Если массы отдельных изотопов близки по величине, что справедливо для всех элементов, кроме наиболее легких (водорода, гелия и некоторых других), или если процентное содержание одного из изотопов преобладает (что имеет место для указанных выше легких элементов), термодинамические функции природной смеси изотопных молекул могут быть вычислены через термодинамические функции газа, состоящего из тождественных молекул, имеющих молекулярный вес и другие постоянные, являющиеся усредненными значениями постоянных молекул, образующих данную смесь. [c.127]

С физической точки зрения интересно отметить, хотя это не является неожиданным, что предположение о сокращении молекулярных весов и моментов инерции приблизительно равносильно сокращению большинства отношений частот. На основании имеющихся данных по инфракрасным спектрам колебательной системе водород — тяжелый остаток можно приписать определенные частоты. Это означает также, что характер колебаний тяжелого остатка в основном не зависит от массы изотопа водорода. Само собой разумеется, что для того, чтобы отношение u Ju У для валентных колебаний можно было приравнять (т /т У остаток должен быть значительно тяжелее [c.43]

Решение проблемы также может быть осуществлено применением достаточно высокой разрешающей силы. Для разделения Н . и О, отличающихся по массе на 0,0015496 а. е. м, необходима разрешающая сила 1300. Молекулярный водород представляет собой единственный приемлемый мате риал для измерения содержания изотопов водорода с точки зрения разделения всех массовых пиков различного состава. Благоприятно то, что отношение молекулярных и атомных ионов в водороде очень велико (50 1 при 50 эв). Это отношение быстро увеличивается с уменьшением ионизирующего напряжения [477], и для водорода оно больше, чем для значительной части водородсодержащих молекул. Этот факт также объясняет частое применение молекулярного водорода для сравнительных измерений, где трудности дискриминации по массам могут быть обойдены использованием калибровочных эталонов. [c.88]

При разделении смесей изотопов водорода, содержащих тритий, необходимо использовать рабочие вещества, которые не подвержены радиолизу под действием излучения трития. Выбор газовой фазы для таких систем очевиден — это молекулярный водород, который характеризуется высокой радиационной стойкостью, а также наибольшей относительной разностью масс изотопных разновидностей. [c.260]

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]

Производство тяжелой воды представляет собой, в сущности, разделение изотопов водорода. Отношение масс изотопов водорода гораздо больше единицы, чем у изотопов других элементов. Поэтому и соединения изотопов водорода различаются между собой по многим свойствам сильнее, чем соединения других элементов, отличающихся только изотопным составом. В табл. 13.2 сравниваются некоторые свойства легкой и тяжелой модификаций водорода и воды. Многие различия не могут быть объяснены только с точки зрения разницы молекулярных весов двух соединений. Например, точка кипения воды с изотопом тяжелого кислорода НгО составляет лишь 100,2° С, а молекулярный вес ее почти равен молекулярному весу тяжелой воды ОгО. [c.350]

Изотопы водорода. При сравнении атомного веса водорода, найденного химическим методом, с его атомным весом, измеренным масс-спектрографом, оказалось, что химический атомный вес водорода немного (примерно на 1/5000) больше найденного масс-спектрографом. Масс-спектрограф, разделяя элемент на изотопы, измеряет атомный вес каждого из изотопов в отдельности, химическими же методами определяется средний атомный вес всех вместе взятых атомов элемента. Можно было поэтому предположить, что расхождение между масс-спектрографическим и химическим атомными весами водорода объясняется присутствием в водороде, кроме атомов с весом- , незначительной примеси атомов более тяжелого изотопа с атомным весом —-2. В таком случае водород должен состоять из большого количества молекул Н с молекулярным весом-- 2, малого количества молекул Н Н с молекулярным весом 3 и совсем незначительной примеси молекул Н с молекулярным весом 4. Чем больше вес молекул, тем менее они подвижны. Это соображение побудило испарять большое количество жидкого водорода, рассчитывая, что в последних каплях его скопятся более тяжелые молекулы Н 2 и Н Н . Остаток был исследован спектроскопическим путем, и в его спектре были действительно обнаружены в [c.257]

При определении содержания изотопов водорода в молекулярных соединениях встречаются два типа задач. Первая наиболее простая дейтерий распределен в молекуле случайным образом. В этом случае общее количество дейтерия может быть определено по любым удобным масс-спектральным линиям. Вторая, более трудная задача дейтерий занимает в молекуле вполне определенное место. В этом случае правильное содержание дейтерия отражают только осколочные ионы с изотопной меткой. На примере дейтерированных полиэтиленов нами было показано [282], что вторично-эмиссионная маос-спектрометрия позволяет рещать обе эти задачи, причем основным преимуществом метода является то, что сведения об изотопном составе высокомолекулярного образца могут быть получены непосредственно из масс-спектров. [c.211]

Некоторое различие в химических свойствах наблюдается лишь у изотопов водорода Н[ (протий его ядро — протон), HJ, или D (дейтерий его ядро — дейтерон). И , или Т (тритий его ядро — тритон), что объясняется слишком большой разницей в соотношении их масс (1 2 3). Это различие передается и на свойства их соединений так, тяжелая вода (Н1 О) с молекулярным весом — 20 имеет, в отличие от обычной воды, [c.192]

Для большинства веществ молекулярные массы, определяемые в химии опытным путем, представляют собой средние величины. При исследованиях приходится иметь дело с огромным числом молекул, в состав которых входят химические элементы, представляющие собой чаще всего смеси изотопов. Так, молекулярная масса воды — величина средняя из молекулярных масс девяти видов молекул ее, потому что в природе существуют два стабильных изотопа водорода iH и и три стабильных изотопа кислорода 1 0, Ю, [c.26]

Водород в условиях Земли представлен тремя природными изотопами Н (протий), (дейтерий О) и (тритий). Про-тий и дейтерий относятся к стабильным изотопам, тритий — радиоактивный, возникающий в атмосфере Землн в результате ядериых реакций с космическими лучами. Значительное различие масс Н и О определяет возможность нх существенного фракционирования в условиях биосферы. Колебания изотопного состава водорода превышают колебания изотопных отношений всех других известных стабильных химических элементов. Основная часть водорода Земли связана с кислородом в воде, и поэтому колебания его изотопного состава связаны с естествеииым,круговоротом воды. Природная вода состоит из трех стабильных изотопов кислорода и двух стабильных изотопов водорода. Это определяет существование девяти изотопных молекул воды, которые встречаются в следующей молекулярной концентрации, % [c.386]

В современных масс-спектрографах достигнута очень высокая разрешающая способность, позволяющая определять массы с точностью до четвертого-пятого знаков после запятой. На рис. 8 изображена фотография спектра масс смеси ионов тяжелого изотопа водорода-дейтерия — Н и молекулярных ионов водорода № (расстояние между линиями увеличено по сравнению с оригинальным снимком в 5 раз). Атомный вес Н2 равен 2,01473, молекулярный вес Нг равен 2,01626, т. е, больше только на 0,07% —однако линии, соответствующие столь близким массам, заметно отстоят одна от другой. [c.21]

Полное разделение всех изотопов водорода осуществлено в работах [5, 6] на активной окиси алюминия со слоем гидроокиси железа на ее поверхности (рис. 8.2) [5] и на колонне с цеолитом 4А [6]. Изотопы выходят в порядке возрастания молекулярной массы. [c.157]

Ошибки определения распространенности изотопов могут возникать при использовании многоатомных молекул вследствие различной вероятности разрыва связей между атомами изотопов. Предположение о полной идентичности изотопов данного элемента (за исключением их массы) часто оказывается недостаточно точным. Разница в энергии связи наиболее резко заметна в случае водорода и дейтерия. Поэтому в настоящий раздел включено рассмотрение общего случая и конкретных примеров анализа изотопов водорода. Ошибки, вызываемые этим фактором, оказываются наибольшими, если относительное содержание осколочных ионов в масс-спектре велико. Однако иногда точные результаты могут быть получены и при наличии больших осколочных ионов. Рассмотрим молекулы с изотопами АВ и А В, где В представляет собой один атом или группу атомов. Пусть вероятности ионизации для всех типов ионов этих двух молекул относятся, как р р. Пусть вероятность образования молекулярного иона в спектре АВ равна х, а вероятность образования осколочного и многозарядного ионов равна (1—х). Для молекулы А В соответствующие значения выразим как ж и (1—х ). Предположим, что в масс-спектрометр вво- [c.87]

Изотопная структура ДМК отличается от фторидов, поскольку в молекуле имеются не только изотопы кадмия, но и изотопы углерода и водорода. Это приводит к тому, что компоненты с одной и той же молекулярной массой включают в себя разные типы молекул, что получило название изотопного перекрытия [18]. Например, не учитывая изотопию водорода, которая влияет ничтожно мало по сравнению с наличием С, рассмотрим компоненту с молекулярной массой 142. Она содержит молекулы Сс1 ( СНз)2, Сё ( СНз)( СНз) и Сс1( СНз)2. Изотопное перекрытие приводит к появлению теоретического предела концентрации обогащаемого изотопа, который может быть заметно меньше 100%. Предельное обогащение по изотопу С(1 составляет 98,82%, если в процессе разделения концентрируется компонента с массой 142, а предельное обогащение по изотопу Сс1 — 99,76%. Предельное обогащение по изотопу Сс1 составляет 100%, при условии, что [c.218]

Сколько различных видов молекул будет находиться в хлористом водороде, если входящие в его состав хлор и водород состоят из двух изотопов с атомными массами соответственно 35 и 37 1 и 2 Каковы молекулярные массы этих разновидностей хлористого водорода [c.56]

Молекулярные и атомные массы. Как известтсо, относительная молекулярная масса вещества и относительная атомная масса элемента — это масса молекулы или, соответственно, атома, выражеп-иая в условных атомных единицах. В качестве единицы измерения молекулярных и атомных масс вначале было предложено избрать массу атома водорода — самого легкого элемента, а затем одну шестнадцатую часть массы атома кислорода. В настоящее время за единицу прнията /12 массы атома изотопа углерода-12, отчего эта [c.17]

Аналогично относительной молекулярной массой (сокращенно — молекулярной массой) вещесШа называют отношение средней массы вещества определенного формульного состава, включающего атомы отдельных элементов в их природном изотопном составе, к 1/12 массы атома изотопа углерода Безразмерная величина — относительная молекулярная масса — обозначается символом Mr- Поскольку масса любой молекулы равна сумме масс составляющих ее атомов, то относительная молекулярная масса равна сумме соответствующих относительных атомных масс. Например, молекулярная масса воды, молекула которой содержит два атома водорода и один ато.м кислорода, равна М,(Н20)= 1,0079 2 -Ь 15,9994 = 18,0152. [c.21]

Хроматография — наиболее часто используемый аналитический метод. Новейшими оматографическими методами можно опрвд шпъ газообразные, жидкие и твердые вещества с молекулярной массой от единиц до 10 . Это могут быть изотопы водорода, ионы металлов, сингетические полимеры, белки и др. С помощью хроматографии получена обширная информация о строении и свойствах органических соединений многих классов. Применение хроматографических методов для разделения белков оказало огромное влияние на развитие современной биохимии. Хроматографию с успехом применяют в исследовательских и клинических целях в самых разных областях биологии и медицины, в фармацевтике и криминалистике дпя терапевтического мониторинга в связи с ростом нелегального употребления наркотиков, идентификации антибиотиков и отнесения их к той или иной группе антибактериальных препаратов, дпя определения наиболее важных классов пестицидов и дпя мониторинга окружающей среды. Такие достоинства как универсальность, экспрессность и чувствительность делают хроматографию важнейшим аналитическим методом. Более десяти работ (1957—1980), выполненных с применением хроматографических методов, были удостоены Нобелевских премий среди авторов методических работ, удостоенных премий, А. Тизелиус (1948), А. Мартин и Р. Синдж (1956). [c.265]

J. Изотопы углерода, водорода, кислорода и азота. Естественная распространенность тяжелых изотопов этих элементов невысока, поэтому пики при m/z (А/ + 1) и (А/ + 2) обычно малоинтенсивны, если только молекула не состоит из большого числа таких атомов. Так, для одного атома углерода обусловленная естественной распространенностью С относительная интенсивность пика при т/г (Л/ + 1) равна [(М + D/A/]-100 - (1,07 / 98,93) 100 - 1,08%. В случае кластера изотопных ИОВОВ, содержащих п атомов углерода, вероятность появления иона с одним атомом составляет 1,08п% следовательно, именно такую интенсивность будет иметь ион с m/z (М + 1). Аналогачные рассуждения применимы ш к изотопам водорода, азота и кислорода. Кислород, в котором естественная распространенность выше, чем 0, оказывает большее влияние на отношение интенсивностей пиков при m/z (М -t- 2) и Л/, чем пиков при m/z (М + 1) и А/. Пики при m/z (А/ + 2) обычно имеют невысокую интенсивность, поскольку они обусловлены ионами, имеющими два атома тяжелых изотопов углерода, водорода или азота, а вероятность появления таких ионов в случае минорных изотопов очень мала. В работе Бейнона и Уилльямза [11] имеются таблицы отношений интенсивностей (А/ + D/A/, а также (А/ + 2)/А/ для всех возможных сочетаний атомов С, Н, N и О до молекулярной массы 500. [c.189]

Все эти противоречия были окончательно урегулированы на Первом международном химическом конгрессе, который состоялся в г. Карлсруэ (Германия) в 1860 г. На конгрессе присутствовала русская делегация, включавшая Д. И. Менделеева, А. М. Бутлерова и Н. Н. Зинина. Итальянский химик С. Канниццаро горячо поддерж ш на съезде полностью забытую за 50 лет гипотезу Авогадро и четко разделил понятия эквивалентной, атомной и молекулярной масс. К этому времени с целью улучшения це-лочисленности атомных масс большинства элементов за единицу условной атомной массы была принята не масса атома водорода, а 1/16 массы атома кислорода, отличающаяся от первой почти на 1%. С 1961 г. за такую единицу принято 1/12 массы атома изотопа углерода Отличие кислородной шкалы от углеродной весьма незначительно. [c.14]

В недавно проведенном исследовании Уиберг и Слауг [102] изучали ту же реакцию хлорирования другим способом. Они, например, брали смесь обычного толуола и монодейтеротолуола, молекулярный состав которого определялся с помощью масс-спектрометрического анализа. После превращения довольно большой известной части смеси в хлористый бензил определялся состав регенерированного реагирующего вещества и его производного, образовавшегося в результате реакции. Таким путем можно было определить степень участия в реакции обоих изотопов водорода, входящих в состав молекулы С Н СН О. Это дает непосредственно отношение скоростей параллельных реакций и внутримолекулярный изотопный эффект. В опытах по хлорированию с помощью хлора в растворе четыреххлористого углерода при 77° С внутримолекулярный изотопный эффектно /кн был равен 0,77 для С Н СН О и 0,72 для С Н СНОз. Если учесть погрешности второго из этих значений, то можно считать, что обе величины совпадают. С другой стороны, результаты в общем указывают на то, что внутримолекулярный изотопный эффект в какой-то степени зависит от масс соседних атомов водорода и немного усиливается при дальнейшем дейтери-ровании. Причина этого не очень понятна. Следует заме- [c.83]

В табл. 59 представлены массы и распространенность изотопов водорода и кислорода. Поскольку и водород и кислород являются отгюсительно легкими атомами, изменение изотопного состава молекулы перекиси водорода сравнительно сильно изменяет ее молекулярный вес. Однако в связи с тем, что тяжелые изотопы присутствуют в природе лишь в очень малых относительных количествах, необходимо во много раз обогатить пробу естественной перекиси водорода тяжелыми изотопами, чтобы средний молекулярный вес смеси заметно повысился. Возможность такого обогащения в процессе производства (например, при электролизе или перегонке), по-видимому, ничтожно мала. [c.251]

Так как химические свойства изотопов очень близки, то они могут быть разделены только на основании различия в их физических свойствах, непосредственно зависящих от масс изотопов данного элемента. Наибольшее различие в массах имеется у изотопов водорода 1Н, Ш и Н, т. е. нротия, дейтерия и трития. У этих изотопов настолько велико различие в их массах, что они отличаются не только по физическим, но и по химическим свойствам. При электролизе обычной воды разлагаются на водород и кислород главным образом молекулы НгО (М—18), а молекулы НгО (Ж=20) накапливаются в остатке. В результате очень длительного электролиза воды и перегонки остатка можно получить тяжелую воду с молекулярным весом 20, точкой замерзания 4-3,8° С, точкой кипения 101,4° С и плотностью 1,1059 при 20°С. [c.413]

Некоторое различие в химических свойствах наблюдается лишь у изотопов водорода Н (протий его ядро — протон), Н (дейтерий его ядро —дейтерон), Н (тритий его ядро — тритон), что объясняется слишком большой разницей в соотношении их масс (1 2 3). Это различие передается и на свойства их соединений так, тяжелая вода (Н2О) с молекулярным весом = 20 имеет, в отличие от обычной воды, в которой преобладает изотоп Н1, температуру замерзания-Ь 3°,8, температуру кипения 101°,4, максимальную плотность 1,105 (наблюдаемую при +11°,6 С).Она отли [c.186]

Различие в массовых числах изотопов водорода Н, 0, хТ (протия, дейтерия, трития) сказывается не только на их физических, но отчасти и на химических свойствах. Так, изотоп водорода дейтерий, 0 входит в состав молекул так называемой тяжелой воды 0 0 (молекулярная масса 20), отличной по свойствам от обычной воды НзО. [c.104]

Число положительных ионов определенной массы и заряда, попадающих на приемную коллекторную пластину масс-спектро-метра, зависит от концентрации исходных молекул в неионизиро-ванном газе, а также от их ионизуемости. Поскольку заметного различия в ионизуемости молекул Нг, НО и Вг не наблюдается, число молекулярных ионов, содержащих изотопы водорода, зависит только от числа исходных молекул. Сравнение величин ионных токов ионов разных масс дает возможность судить о содержании изотопов Н и О в смеси Нг, НО, Ог. При введении смеси тяжелого и легкого водорода в ионный источник масс-спектрометра образуются ионы, указанные в табл. 28 [12]. [c.260]

Водород На (протий) и его изотоп дейтерий Да, впервые открытый Юри в 1932 г., образуют с кислородом по крайней мере три вида воды НгО, НДО и ДгО. Соединение дейтерия с кислородом Д2О называют тяжелой водой. Так как масса ядра дейтерия почти в два раза больше массы ядра протия, молекулярный вес тяжелой воды равен примерно 20. Плотность ее составляет 1,1077 г/см температура кипения 101,41°С, а температура замерзания — 3,82 °С. [c.127]