Водород изотопы и изомеры

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]

Водород при комнатной температуре легко отделяется от компонентов воздуха на активированном угле или молекулярном сите. Вначале появляется водород, а затем — кислород и азот. При таких условиях изотопы водорода и изомеры с различными ядерными спинами не разделяются. В качестве газов-носителей обычно используют аргон или азот, но, если [c.177]

Смесь изотопов и изомеров водорода разделяют при температуре жидкого азота на молекулярных ситах, активированном оксиде алюминия или же на асбесте, покрытом палладиевой чернью. [c.65]

Насколько должны различаться заместители, чтобы выявилась оптическая асимметрия молекулы Оказалось, что эти различия могут быть минимальны пространственными антиподами могут быть даже изотоп—изомеры, где легкий водород заменен на дейтерий. Следующие соединения разделены на антиподы [c.105]

Дпя выяснения свойств адсорбированного водорода проведено исследование адсорбции его на цеолитах хроматографическим методом [81]. Ранее адсорбцию водорода на цеолитах изучали при пониженных температурах с целью определения возможности адсорбционного разделения изомеров и изотопов водорода [82-90]. В этих работах было показано, что теплота адсорбции водорода на цеолитах составляет 8 10,5 кДж/моль, причем она несколько отличается для различных изомеров и изотопов, что позволяет осуществлять их разделение. [c.53]

Рассчитанные энергетические уровни, суммы по состояниям адсорбированной молекулы и формулы для расчета коэффициентов разделения изотопов водорода приведены в статье [17]. Расчеты коэффициентов разделения смеси Нз — Вд проводили для 77,3, 90 и 100° К с использованием потенциальной функции (4). В этом случае значения а зависят только от одного параметра С. Рассчитанные значения а для смеси изомеров, в зависимости от величины С, приведены в табл. 1. [c.61]

Газоадсорбционная хроматография не очень популярна. Ее применения ограничены небольшим числом хорошо определенных анализов, которые было бы очень трудно выполнить с помощью газожидкостной хроматографии. По существу это анализы газовых смесей изотопов водорода [52], воздуха п газообразных продуктов горения [53], сжиженного нефтяного газа (С , насыщенные, ненасыщенные и циклические углеводороды Сг—С5, включая большинство изомеров) п многих других газов. Это обусловлено некоторыми серьезными проблемами, возникающими в связи с применением адсорбентов при анализе более высококипящих полярных веществ. [c.105]

Разделение изотопов водорода. Методом газо-адсорбционной хроматографии на молекулярных ситах 5А при температуре жидкого азота была разделена смесь, состоящая из Ва, НО и Нг [76]. На этом типе цеолита возможно даже препаративно выделять дейтерий из смеси с водородом [77]. На цеолитах могут быть разделены смеси изотопов водорода, содержащие и тритий [78, 79]. Авторам работы [79] удалось разделить шестикомпонентную смесь изомеров Нг, НВ, НТ, ОТ, Тг на цеолитах типа,4А, подвергнутых глубокой активации в вакууме при 450° С при низкой скорости газа-носителя гелия и температуре колонки —160° С. На цеолитах 5А и 13Х при температуре жидкого азота были разделены смеси орто- и пара-водорода [78, 80]. Однако, если эти цеолиты содержат примеси железа, полного разделения этой смеси нельзя добиться, так как имеет место взаимное превращение этих модификаций [80, 81]. [c.232]

Рис. 10. Хроматографическое разделение изотопов водорода и ядерно-спиновых изомеров [734, 739]

Высокие разделительные способности газо-адсорбционных капиллярных колонок были продемонстрированы в работе [11], в которой проведено полное разделение изотопов и изомеров водорода. Разделение изотопов кислорода и азота показано в работах [c.172]

Метод газовой хроматографии можно использовать и для анализа нелетучих веществ путем определения продуктов их пиролиза или использования исследуемых веществ в качестве неподвижных фаз. Анализ нелетучих соединений может быть осуществлен также методом газовой хроматографии при повышенном давлении. Существует хроматографический метод анализа таких легких веществ, как изомеры и изотопы водорода. [c.14]

Водород, его изотопы и изомеры. Вследствие высокой теплопроводности водорода его определение в смеси с другими газами целесообразно проводить на приборе с катарометром, используя в качестве газа-носителя азот или аргон. При пробе [c.222]

Рис. 7.1. Хроматограмма смеси изотопов и изомеров водорода [232]

Метод газовой хроматографии можно использовать для анализа нелетучих веществ путем определения продуктов их пиролиза или использования исследуемых веществ в качестве неподвижных фаз. Существует также хроматографический метод анализа изотопов и изомеров водорода. [c.9]

КДж/моль (килоджоулей на моль, или 0,33 килокалорий на моль). Переходить друг в друга два сорта молекул водорода могут только в присутствии катализаторов, на поверхности которых молекула водорода Нд может распадаться на атомы и потом соединяться снова. Благодаря этому уже в 1929 г. удалось при добавлении к жидкому водороду активированного угля получить чистый параводород. При более высоких температурах устойчивой формой существования водорода является смесь изомеров. При комнатной температуре содержание в ней ортоводорода достигает 25%. Однако увидеть изомеры в смеси до недавнего времени не удавалось разность их температур кипения — чуть больше одной десятой градуса. По сравнению с разделением изомеров водорода сортировка его изотопов, что было одним из рекордов ректификации, заметно бледнеет. При [c.76]

Число соединений, испаряющихся без разложения при умеренных температурах, огромно и в общем все они могут быть разделены газохроматографическим методом. Так, можно разделить многие жирные кислоты, спирты, альдегиды, амины, эстеры, эфиры, галогенированные углеводороды, углеводы, кетоны, фенолы, серосодержащие соединения, комплексные соединения металлов, инертные газы и даже изотопы и изомеры водорода. Газовую хроматографию применяют для изучения ароматических и душистых веществ, пестицидов для анализа следов и примесей, продуктов пиролиза полимеров [119] в биохимии для получения материалов высокой чистоты в автоматизированном анализе для контроля процессов очистки [120]. [c.558]

Мы уше говорили о трех разновидностях водорода — протий, дейтерии и тритии более тяжелые изотопы водорода неизвестны. И все же в природе существует гораздо больше разных водоро-дов , если говорить не только об атомах этого элемента, но и о его молекулах. Дело в том, что при нормальных условиях молекуля[ь ный водород представляет собой смесь двух необычных изомеров — так называемых орто- и параводородов, которые отличаются ориентацией магнитных моментов ядер составляющих их атомов. У орто водорода эти моменты имеют одинаковую ориентацию, а у параводорода — противоположную орто- и параизомеры отличаются и своими физическими свойствами. А так как подобные же изомеры есть и у дейтерия, и у трития и так как могут существовать молекулы HD, НТ и DT, каждая пз которых тоже, по-видимому, может существовать в виде орто- п параизомеров, то это значит, что существует двенадцать разновидностей молекулярного водорода. [c.30]

ПОЛОНИЙ (Polonium, назван в честь Польши — родины М. Склодовской-Кюри) Ро — радиоактивный химический элемент VI группы 6-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. Н.84, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 209. Известны 24 изотопа и ядерных изомера. П. открыт в урановой руде в 1898 г. П. Кюри и М. Склодовской-Кюри. Природный изотоп 21оро (Т,д=138 дней) — а-излуча-тель. По химическим свойствам сходен с теллуром и висмутом. П.— металл серебристо-белого цвета, т. пл. 254° С. В соединениях П. четырехвалентен. Металлический П. легко растворяется в концентрированной HNO3 с выделением оксидов азота. С кислородом реагирует при нагревании, с водородом и азотом не реагирует. П. применяется для изготовления нейтронных источников, для изучения радиационно-химических процессов под действием а-излу-чения, действия а-излучения на живые организмы, для изготовления электродных сплавов и др. [c.200]

Рис. 36. Разделение ядерно-спиновых изомеров и изотопов водорода

Газо-адсорбционный метод может быть осуществлен и на высокоэффективных капиллярных колонках, имеющих на внутренней стенке пористый слой. Создать достаточно сильно адсорбирующий пористый слой можно или обработкой внутренних стенок капилляра, изготовленного из соответствующего материала (например, боросиликатного стекла), соответствующим корродирующим раствором [78—80], или же нанесением на гладкую поверхность капилляра нового адсорбента путем отложения частиц суспензии [81], золя [82] или геля [83]. Такие колонки имеют высокую разделительную способность. Достаточно указать, что на стеклянной колонке с пористым слоем на поверхности, полученным разъеданием стекла растворами, была полностью разделена смесь изотопов и изомеров водорода [79] и смесь всех дейтеро-метанов [80]. В ряде случаев с успехом применялись также капиллярные колонки, заполненные активными адсорбентами [84, 85]. [c.12]

АНАЛИЗ ИЗОТОПОВ И. ИЗОМЕРОВ ВОДОРОДА [c.142]

В последние годы наблюдается большой интерес к разделению и анализу изотопов и изомеров водорода методом газо-адсорбционной хроматографии. Этот анализ, в частности, очень важен для биохимии [1] и геофизики [2]. Газохроматографический анализ изотопов и изомеров водорода осложняется двумя равновесными реакциями [c.142]

Рис. 14. Разделение изотопов и ядерных спиновых изомеров водорода на модифицированном стеклянном капилляре (Монке и Зафферт, 1962).

В данном случае нет необходимости знать химические свойства этих соединений или даже какую структуру обозначает определенный набор букв (—СООН или СЩОН) можно только сказать, одинаковы или различны атомы или группы и можно или нельзя совместить модель с ее зеркальным изображением. Даже два изотопа одного элемента, например протий (обычный водород) и дейтерий (тяжелый водород), достаточно различаются, чтобы вызвать определенную изомерию. [c.80]

В последние годы необычайно выросло значение газовой и молекулярной жидкостной хроматографии на адсорбентах для разделения разных классов веществ, от изотопов и изомеров водорода до технических и биополимеров (вплоть до выделения вирусов). Молекулярная хроматография на адсорбентах быстро развивается в аналитическом, препаративном и производственном масштабах, а также становится мощным методом физикохимических исследований. В связи с этим возник ряд технических проблем приготовления избирательных адсорбентов с pell [c.11]

Разделение изотопов водорода и спиновых изомеров водорода относится к одной из наиболее удивительных возможностей газовой хроматографии [479]. В препаративных целях изотопы могут быть разделены методами фронтальной или вытеснительной хроматографии [713—718] на нанесенной на целит палладиевой черни. Последовательность выделения тритий, дейтерий, водород. В этом случае имеющийся НВ, соответственно НТ и ВТ, подвергаются диспропорционированию и никогда пе существуют в виде чистых фракций. Для аналитических целей более подходящим оказался проявительный метод. Разделение с успехом осуществляли на молекулярных ситах 5 Л ж 13 X [719—724], окиси алюминия [725—731], окиси алюминия с папесенными окислами трехвалентного хрома [727] и трехвалентного железа [72(1, 732—736] при температуре —196° С. хотя в некоторых случаях и при более высокой температуре —160° С [737] и при более низкой температуре, ниже —200° С [725, 731]. Ядерно-спиновые изомеры молено разделить лишь в случаях отсутствия катализаторов, обеспечивающих их равновесие при температуре опыта [738]. По этой методике р-водород элюируется перед о-водородом, а о-дейтерий перед р-дей- [c.279]

В табл. 8.2.6 сведены известные нам эксперименты по лазерной фотоионизации атомов серия экспериментов по селективной фотоионизации лантанидов [63] ионизация ядерных изомеров и Тт [64] работы по лазерной очистке Са [61] и 1п, применяемых в электронике селективная фотоионизация водорода [56], фосфора [58] и плутония [66] ионизация элементов с исчезающе малым изотопическим сдвигом — К [65], Са [9], Т1 [60], 12г [62] (в этом случае испарение происходило при температуре 3300 К, затем при расширении в вакуум поперечные скорости уменьшались до 800 К, что позволяло проводить процесс селективно) ионизация с селективностью б и 10 в благородных газах Кг [94] и Не [57] (содержание последнего в природной смеси составляет всего 1,4- 10 " %). Среди всех элементов Не обладает самым высоким потенциалом ионизации, и поскольку это лёгкий элемент, то массовый сдвиг приводит к вполне заметному различию потенциалов ионизации ( гион( Не) = 24,5863 эВ и < ион( Не) = 24,5876 эВ. Также отметим виртуозный эксперимент по определению ридберговских серий 223pJ. элемента с самым низким потенциалом ионизации, — когда в распоряжении экспериментаторов было всего 2 10 штук атомов. Нетрудно получить высокую селективность 5 2 для изотопов лития [40], обладающих изотопическим сдвигом AУis 10 ГГц. Кроме того, выделены, несмотря на малый изотопический сдвиг, изотопы Rb [96] и проведена селективная [c.435]

Газовая хроматография обеспечивает уникальные возможности определения изотопов и спиновых изомеров водорода. Так, для разделения Иг, НО и Вг могут быть использованы молекулярное сито 5А при температуре жидкого азота, активный оксид алюминия, адсорбент, содержащий оксид алюминия и СГ2О3 или оксид алюминия и РегОз. Газами-носителями служат гелий и неон. [c.222]

Изотопы и изомеры водорода. Одним из преимуществ газовой хроматографии является возможность определения наиболее легких из встречающихся в природе веществ — изотопов и спиновых изомеров водорода. Смесь из Н2, HD и D2 разделяли на колонке с активированной окисью алюминия (адсорбент обрабатывали [12] раствором Fe l3 в соляной кислоте, нагревали и нейтрализовали гидроокисью аммония, либо активировали [13] при 450 °С в течение недели в потоке гелия при —196 °С). Глюкауф и Кит [14, 15] для разделения водорода и дейтерия, а также водорода, дейтерия и трития использовали колонку длиной 44 см с нанесенной на асбест палладиевой чернью. Имеются и другие работы, посвященные разделению изотопов водорода на колонках с молекулярными ситами и окисью алюминия при низких температурах [11, 16—19]. Разделение смеся дейтероводорода и спиновых изомеров водорода и дейтерия осуществили Монке и Зафферт [20]. Они использовали стеклянную капиллярную колонку с внутренним диаметром 0,27 мм, которую обрабатывали водным раствором аммиака и кондиционировали при 170 °С в течение 70 ч. Длина колонки 80 м, температура разделения —196 °С, расход газа-носителя (неона) 2 мл/мин, детектор — микрокатаро-метр. Полученная хроматограмма приведена на рис. VI, . Аналогичную смесь разделяли на колонке со стеклянными микросферами [21]. [c.229]

Деметилирование метионина с образованием гомоцистеина и обратное превращение являются важными процессами обмена. Опыты по кормлению крыс гомоцистеипом показали, что как D-, так и L-изомер могут поддерживать рост в отсутствие метионина [456, 490]. Однако при некоторых рационах с недостаточным содержанием метионина гомоцистеин не обеспечивает рост, если к рациону не добавляется холин или иной донатор метильной группы [491—493]. Представление о переносе метильных групп, или трансметилировании, было выдвинуто впервые Гофмейстером в 1894 г. [494] в исследованиях по биохимии питания оно получило экспериментальное подтверждение. Превращение метионина в гомоцистеин связано с образованием подвижной метильной группы, способной метилировать, например, такое соединение, как гуанидинуксусная кислота, с образованием креатина [495]. Другими примерами трансметилирования являются процессы переноса метильной группы от холина к гомо-цистеину с образованием метионина и от метионина к карнозину с образованием ансерина [1107]. По данным Дю-Виньо и сотрудников, метильная группа переносится целиком в процессе переноса метильного остатка, меченного изотопами углерода и водорода, не происходило потери дейтерия [496]. Однако концепция, согласно которой необходимо введение метильных групп с пищей, потребовала пересмотра, так как ряд наблюдений показал, [c.370]

Изотопное разделение — изотопный эффект в химических реакциях — зависит от различной реакционной способности изотопов одного и того же элемента, например протия, дейтерия и трития. Наиболее тяжелый изотоп обладает, как было показано на примере реакций окисления [69, 70], наименьшей реакционной способностью. Ошибка, допущенная в этом отношении, может привести к неправильным выводам из опытов, проводимых в биохимии с мечеными атомами. В 1951 г. Торн [71] обнаружил, что янтарная кислота легче дегидрируется сукцинодегидрогеназой, чем ее изомер, содержащий дейтерий в метиленовых группах. Дю Виньо и сотрудниками [72, 73] было найдено, что при окислении меченого метилового спирта в организме крыс наблюдается определенное фракционирование трех изотопов водорода. Так, если метильные группы холина и креатина образуются из смеси СНгООН, СНгТОН и С НзОН, то в них соотношение Т В (так называемый коэффициент фракционирования ) составляет около 1,3. В формиате, выделенном из мочи, такое соотношение равно приблизительно 1,7. [c.215]

Первые опыты но формированию на внутренней поверхности стеклянных капилляров адсорбционного слоя были проведены Монке и Заффертом [23, 74]. Капилляры из иенского стекла заполняли целиком 12—17%-ным водным раствором аммиака, запаивали и нагревали 30 час. при 170—180° С. Затем вскрывали капилляр, удаляли избыток раствора и, медленно продувая инертный газ, нагревали до 180° С для удаления следов воды и аммиака. Как показали микроскопические исследования, в зависимости от условий обработки на поверхности капилляра образуется слой силикагеля толщиной 5—20 мкм. Такая природа этого слоя была подтверждена также методом ИК-спектроскопии. Обработанная таким образом колонка длиной 80 м позволила осуществить один из наиболее любопытных анализов во всей истории газовой хроматографии — разделить ядерно-спиновые изомеры изотопов водорода (рис. 36). [c.110]

Выбор грубой геометрической структуры адсорбента — величины удельной поверхности и пористости при заданном химическом составе поверхности зависит от характера разделяемой смеси. Время жизни молекул газов и легких углеводородов в адсорбированном состоянии при обычных температурах невелико, поэтому в колонке необходимо применить адсорбент с достаточно развитой поверхностью. Вместе с тем для газов (включая и легкие углеводороды) обычные и немного повышенные температуры достаточно велики для того, чтобы неоднородность поверхности аморфных адсорбентов с высокой удельной поверхностью и обмен в тонких порах не приводили к существенному размыванию пиков на хроматограммах. Для подобных разделений применяются цео-литы , тонкопористые силикагели, тонкопористые стекла, а также капиллярные стеклянные колонки с пористым слоем на стенках, получаемым разъеданием поверхности стекла растворами или осаждением на них силикагеля из силиказоля. Так, например, изотопы и изомеры водорода были успешно разделены на цеолитах в заполненной капиллярной колонке [1] и на стеклянной капиллярной колонке с пористым слоем на стенках [2]. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология