ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы О тяжелой воде из "Изотопы на службе человека " Несмотря на все эти усложнения и эксплуатационные неудобства, электронные разделители обладают рядом достоинств, основное из которых состоит в возможности получения с их помощью почти идеально чистых в химическом отношении изотопов. [c.89] Стоимость разделителей также не является чрезмерно большой. По этим причинам они являются сейчас основными установками для получения всех известных сейчас изотопов (не считая изотопов урана, получаемых обычно иными методами). [c.89] Тяжелая вода 0 0 — это отдельный, очень интересный раздел в истории физики. Присутствуя в обычной воде в очень малых количествах (1 6000), она была тем не менее первым химическим соединением редкого изотопа водорода, полученным много лет назад в больших масштабах. [c.89] Свойства тяжелой воды весьма интересны. Ее удельный вес равен 1,108 г см , т. е. на 11% больше, чем у обычной воды, причем он достигает максимума не при -[-4,0° С, а при +11,6° С. Тяжелый лед образуется в обычных условиях при температуре +3,8° С. Кипит тяжелая вода при более высокой температуре, чем обычная, а именно при 4-101,4° С. Она не только тяжелее обычной воды, но и обладает большей вязкостью. [c.90] В химических реакциях D O проявляет себя менее активно, чем Н О. Точно также и сам дейтерий более ленив , чем обычный водород. [c.90] Все эти отличия в химических и физических свойствах становятся понятными, если обратить внимание на массу обоих изотопов. Очевидно, более тяжелый дейтерий будет отличаться меньшей подвижностью. Кроме того, его электронные оболочки расположены иначе, чем у водорода, и нужна большая энергия, чтобы он мог вступить в какую-либо химическую реакцию. Точнотак же и высвобождается дейтерий из соединений с большим трудом, чем обычный водород. [c.90] Тяжелая вода все шире используется не только в научно-исследовательских лабораториях, но и при получении ядерной энергии. Самым выгодным методом получения тяжелой воды является электролиз. Однако несмотря на то, что метод этот известен сравнительно давно, многое в нем остается еще не вполне ясным ввиду сложности происходящих при электролизе процессов. [c.90] В металлических проводниках электрический ток представляет собой движение электронов от высшего потенциала к низшему В воде такой поток электронов образоваться не может, однако его заменяет поток ионов. Положительные ионы, или катионы, движутся к отрицательно заряженному катоду, а имеющие отрицательный заряд анионы — к пололсительному аноду. Какова дальнейшая судьба этих ионов Катионы отнимут электроны у катода и станут нейтральными, анионы л е, наоборот, отдадут свои электроны аноду и тоже нейтрализуются. [c.91] Таким образом, ионы как бы будут переносить электроны от катода к аноду, т. е. через воду потечет ток. [c.91] Однако в электролите происходят еще вторичные явления. Чтобы лучше их понять, рассмотрим более подробно весьма типичный пример электролиза водного раствора гидроокиси калия КОН, называемой обычно едким кали. [c.91] Молекулы накапливаются, образуют пузырьки, и в конце концов поднимаются к поверхности электролита. На катоде выделяется газообразный водород. [c.92] Приведенное здесь описание напоминает фильм, показываемый в замедленном темпе. В действительности все эти реакции протекают очень быстро. Например, в ваннах промышленных установок (электролизерах) водород выделяется так интенсивно, что кажется, будто электролит непрерывно кипит. [c.92] Ответ на эти вопросы сравнительно прост. Дело в том, что ионы в воде и в водных растворах не плавают свободно, а взаимно притягиваются друг к другу. Ионам Н или всегда сопутствуют ионы ОН (или им подобные) и наоборот. Если попробовать подвергнуть электролизу чистую воду, то немногочисленные ионы Н , вообще говоря, дойдут до катода, но не смог т выделиться, так как их будут удерживать находящиеся в растворе отрицательные ионы ОН . [c.92] Частицы газа накапливаются, образуют пузырьки и выделяются из электролита. Так выглядит процесс электролиза. [c.93] Ответ на этот вопрос дать, однако, не так просто. Из-за сложности процессов, ход которых мы смогли здесь обрисовать лишь очень схематично, существо вопроса еще до конца не, ясно. Однако представляется несомненным, что важную роль должна здесь играть уже упоминавшаяся выше большая, чем у обычного водорода, инертность атомов дейтерия. [c.93] Вполне йчевидно, что добавочное напряжение, необходимое для выделения из ког.1плекса Н О обычного водорода, будет меньше, чем для выделения дейтерия, а поэтому обычный водород будет выделяться легче, чем дейтерий. [c.94] Некоторые металлы, например платина или никель, в сильной мере способствуют протеканию этой реакции. Таким образом, соотношение количеств дейтерия, накапливающегося в процессе электролиза в электролите и выделяющегося из электролита в виде газа, зависит от ряда конкретных условий. [c.94] Однако все вышесказанное не исчерпывает вопроса. Механизм обогащения воды тяжелой водой В О в процессе электролиза не выяснен еще окончательно, но это не мешает использовать электролиз уже в течение 20 лет для получения тяжелой воды в промышленных масштабах, т. е. в количествах, исчисляемых десятками тонн. [c.94] Получение тяжелой воды 0 0 с помощью электролиза требует громадной затраты электрической энергии, так как нужно подвергать электролизу колоссальные количества воды. Чтобы получить 1 л тяжелой воды, нужно подвергнуть электролизу 165 т воды. При силе тока в 10 ООО а процесс электролиза 165 т воды продолжался бы около 6 лет. Эти цифры дают нам представление о размерах установок для получения тяжелой воды, имеющих, как правило,, собственные электростанции. [c.94] Впрочем, мы еще вернемся к этому вопросу. [c.95] Вернуться к основной статье