§ 202. Разделение изотопов. Тяжелая вода

474

Гл. XXII. Строение атома

разделения, основанные на различиях в поведении веществ при

химических реакциях, непригодны для отделения друг от друга

изотопов одного и того же элемента. Разделение изотопов пред-

ставляет собой ввиду этого задачу, несравненно более трудную,

чем разделение элементов.

Мы уже знакомы с одним из способов разделения изотопов:

именно эту задачу решает масс-спектрограф, на фотопластин-

ке которого каждый изотоп откладывается в виде особой по-

лоски. Однако производительность прибора, изображенного на

рис. 351, ничтожна. Для получения весомых количеств разделен-

ных изотопов употребляют масс-спектрографы, отличающиеся

как конструкцией, так и гораздо большими размерами (рис. 353).

Рис. 354. Схема прибора для

разделения изотопов: 1 — ис-

точник ионов, 2 и 3 — диа-

фрагмы, 4 — приемник для

легкого изотопа, 5 — прием-

ник для тяжелого изотопа,

U

— напряжение, ускоряю-

щее ионы изотопов

Естественно, приемником в этих

приборах служит уже не фотопла-

стинка, а специальные сосуды со

щелями в местах попадания ионов

(рис. 354).

В последние десятилетия зада-

ча разделения изотопов приобрела

большое значение в производстве

ядерной (атомной) энергии (§ 228).

В связи с этим получили развитие

и другие методы разделения изо-

топов. Большинство этих методов

использует тот факт, что в газо-

вой или жидкой смеси средняя ки-

нетическая энергия различных ча-

стиц одинакова, и следовательно,

чем меньше масса частицы, тем

(в среднем) больше ее скорость.

Ввиду этого атомы легкого изотопа

обладают в среднем большей ско-

ростью, чем атомы тяжелого изото-

па, и быстрее диффундируют через

пористые перегородки, в растворах

и т. п.

Важной для физики и техники разновидностью водорода яв-

ляется мало распространенный в природе изотоп с массой 2,

так называемый тяжелый водород, или дейтерий (химический

символ

2

Н или D). Соединяясь с кислородом, тяжелый водород

образует воду D

2

O с молекулярной массой 2

· 2 + 16 = 20 —

тяжелую воду. Тяжелая вода по своим свойствам заметно от-

личается от обычной воды. Так, при нормальном давлении тем-

Гл. XXII. Строение атома

475

пература замерзания тяжелой воды 3,8

◦

C, температура кипения

101,4

◦

C. Биологические процессы в тяжелой воде протекают

иначе, чем в обычной. Тяжелая вода непригодна поэтому для

питания земных организмов, приспособившихся к обычной воде.

Сравнительно большое различие свойств обычного и тяжелого

водорода, а вместе с тем обычной и тяжелой воды обусловлено

тем, что атом тяжелого водорода в д в о е тяжелее атома легкого,

тогда как в других элементах масса тяжелого изотопа лишь

незначительно превосходит массу легкого изотопа (например,

для неона только на 5 или 10 %).

При электролизе тяжелая вода разлагается медленнее обыч-

ной. Это явление используется как один из способов получения

тяжелой воды. Выделение тяжелой воды представляет собой до-

вольно трудную задачу, так как относительное содержание ее

в обычной воде ничтожно мало — около сотой доли процента.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: