Дейтерій - хімічна енциклопедія

Відео: Холодний ядерний синтез в склянці води | Free energy generator

дейтерію

Відео: Воднева бомба своїми руками

дейтерію (Від грец. Deuteros-другий) (важкий водень) D, стабільний ізотоп водню з мас. ч. 2, ат. м. 2,01416219. Ядро атома дейтерію - дейтрон складається з одного протона і одного нейтрона. енергія зв`язку між ними 2,23 МеВ. Поперечний переріз ядерної р-ції (n, g) 53. 10 - 33 м 2. поперечний переріз захоплення теплових нейтронів дейтронами 15. 10 - 32 м 2 (для протонів 3. 10 - 29 м 2). Молекула двоатомний, довжина зв`язку 0,07417 нм- осн. частота коливань атомів 3118,46 см - 1 - енергія дисоціації 440 кДж / моль. константа дисоціації К = p 2 _D / p_D2 = 4,173. 10 - 73 (293,15 К). З ін. Ізотопами водню дейтерій утворює молекули протодейтерія HD (мол. М. 3,02205) і дейтеротрітія DT (мол. М. 5,03034). У прибережній морській воді співвідношення D / (D + Н) становить (155-156). 10 - 6. в поверхневих водах - (132-151). 10 - 6. в прир. газі - (110-134). 10 - 6.
Властивості. Коеф. стисливості дейтерію (pV / RT) при 273,15 К: 1,0121 (2,0266 МПа), 1,0624 (10,133 МПа), 1,130 (20,266 МПа). З ° [в Дж / (моль. К)]: 20,81 (20 К), 30,11 (100 К), 29,30 (298 К) - теплопровідність 0,135 Вт / (м. К) (25 К) - h 1,23. 10 - 2 мПа. з (293,15 К). Дейтерій розчин. в рідинах (напр. в бензолі. толуоле. октані. гептане. ССl₄. CS₂ ) Краще, ніж Н₂. причому ця відмінність зростає з пониженням т-ри. молекула D₂ може перебувати в орто- і пара-станах. Ортодейтерій (o-D₂ ) Має паралельну (одного знака) орієнтацію ядерних спінів. а парадейтерій (п-D₂ ) -антіпараллельную. Це обумовлює недо-рої відмінність магн. оптич. і тримаючи. св-в разл. модифікацій. При звичайних умовах D₂ (Нормальний дейтерій, н-D₂ ) Являє собою суміш 2 /₃ орто- і 1 /₃ пара-модифікацій, к-які можуть взаємно перетворюватися один в одного (орто-пара-перетворення). Кожній даної т-ре відповідає певний рівноважний склад (рівноважний дейтерій, p-D₂ ). Так, частка п-D₂ становить: 0,333 (при 300 К), 0,251 (60 К), 0,148 (40 К), 0,019 (20 К). При низьких т-рах термодинамічно стабільний o-D₂. Мимовільне орто-пара-перетворення при низьких т-рах відбувається дуже повільно, що дозволяє отримати рідкий дейтерій, близький за складом до нормального. Орто-пара-перетворення прискорюється у присутності. каталізаторів (соед. Fe, Сr, З, Мn, РЗЕ). Св-ва дейтерію наведені в табл. 1 і 2.

Ур-ня температурної залежності тиску пари над твердим та рідким дейтерієм: lg 0,0075p (Па) = А - В / Т + СТ (значення А, В і С наведені в табл. 3).

Теплота випаровування o-D₂ (В Дж / моль): 1202,9 (24,25 К), 1029,5 (30,53 К). твердий D₂ має тетрагон, об`ємно-центрованої грати, а = 0,338 нм, с = 0,560 нм- т. пл. 18,73 К. Н₂ і D₂ НЕ ізоморфні, виявлена їх обмежена взаємна р-рімость в твердому стані. При 4,2 До гранична р-рімость D₂ в Н₂ ок. 10% за обсягом, а р-рімость Н₂ в D₂ 21%. За хім. св-вам D₂ аналогічний Н₂. проте швидкість р-ций при заміщенні Н на D помітно зменшується, напр. при окисленні орг. соед. взаємодій. Н₂ з Сl₂ - в 5-10 разів. При електролізі води D₂ виділяється повільніше, ніж Н₂. Важливе практич. значення мають р-ції ізотопного обміну дейтерію. Константа рівноваги р-ції Н₂ + D₂ D 2HD становить: 1,345 (50 К), 2,903 (200 К), 3,44 (373,15 К), 3,80 (700 К). Здійснюють її в присутності. каталізатора (Pt, Ni, РЗЕ). Для р-ції НDО_(Ж) + D_{2 (г)} D D₂ Про_(Ж) + HD_(Г) (Де ж -рідина, г - газ) константа рівноваги. 3,96 (223,15 К), 2,92 (323,15 К), 2,40 (373,15 К). Для р-ції Н₂ Про_(Ж) + HD D НDО_(Ж) + Н_{2 (г)} константа рівноваги. 4,69 (223,15 К), 3,37 (323,15 К), 2,69 (373,15 К). Ізотопний обмін між водою і D₂ або HD може протікати в паровій фазі в присутності. каталізаторів (напр. Ni) або в рідкій під тиском (через погану р-рімості ізотопів водню у воді) у присутності. каталізаторів (в т. ч. гідрофобних) в гомог. або гетерог. системі. Нек-риє р-ції ізотопного обміну Н протікають дуже швидко, напр. в групах ОН (луга. спирти) і NH (NН₃. аміни). Найважливіші сполуки. дейтерія- важка вода D₂ O. дейтериду соед. аналогічні гідридів. Велике практич. значення має дейтерид літію 6 LiD - OCн. компонент заряду термоядерного (водневого) зброї. Для аналіт. визначення дейтерію застосовують мас-спектрометріч. спектральні, хроматографіч. а також денсіметріческіе (шляхом вимірювання щільності) методи ізотопного аналізу.
Отримання. Дейтерій виділяють гл. обр. з важкої води. напр. електролізом. р-цією з металами. Дейтерій отримують також низькотемпературної ректифікації з електролітич. водню або азотоводородной суміші для синтезу NH₃ (Водень к-рій містить 250-300 м. Д. HD). Вихідний водень або азот-водневу суміш після ретельного очищення від домішок (Про₂ до 10 - 9 мольних часток, інші гази - до 10 - 7 -10 - 8 мольних часток) зріджують і двоступеневої ректифікацією при 22-24 До виділяють конц. HD. Останній у присутності. каталізатора перетворюється в суміш Н₂ + D₂ + HD, з до-рій низькотемпературної ректифікації отримують 99,8% -ний D₂. Спалюванням з повітрям або Про₂ останній переводять в важку воду.
Застосування. Дейтерій (у вигляді D₂ О) - сповільнювач нейтронів в ядерних реакторах. Дейтрони, звичайно одержувані шляхом іонізації атомів дейтерію, використовуються в якості бомбардують частинок в ядерних р-ціях, зокрема для отримання швидких нейтронів. Дейтерій застосовується також як ізотопний індикатор в наукових дослідженнях в хімії. біології, фізіології, агрохімії і ін. (в т.ч. в дослідах з живими організмами і при диагностич. дослідженнях людини). Соед. дейтерію використовуються також при спектроскопіч. дослідженнях. Вироби з монокристалів на основі KD₂ PO₄ застосовуються для створення систем управління і перетворення лазерного випромінювання. Дейтерій - ядерне паливо для енергетики майбутнього, заснованої на керованому термоядерному синтезі. У перших енергетичних. реакторах такого типу передбачається здійснити р-цію D + T D He + n + 17,6 МеВ. Дейтерій відкритий Г. Юри зі співробітниками в 1932.
===
Ісп. література для статті «Дейтерій». Виділення дейтерію з водню методом глибокого охолодження, М. 1961- Тупіцин І. Ф. Важкі ізотопи водню. дейтерій і тритій. М. 1961- Андрєєв Б. М. Зельвенська Я. Д. Катальников С. Г. Важкі ізотопи водню в ядерній техніці, М. +1987 Я. Д. Зельвенська.