ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рлала IV. Дейтерий и его соединения из "Успехи общей химии " Если i равно нулю, то в молекулярном спектре будут отсутствовать линии вращения через одну это в действительности наблюдается для молекул Юг, не имеющих орто- и пара-формы. Некоторые симметричные многоатомные молекулы, например СдНа и HgO, ведут себя аналогично молекулам водорода, так как ядра других присутствующих атомов, а именно кислорода или углерода, не имеют спина. В полосатом спектре паров ацетилена и воды наблюдается чередование интенсивностей линий вращения, следовательно, эти вещества существуют в орто- и парасостояниях. [c.109] Если спин каждого ядра в молекуле из одинаковых атомов равен /, то для результирующего спина всей молекулы имеется теоретически 2t+1 значений, которые образуют ряд 2i, 2i—1, 2i—2. 2, 1, 0 первый, третий, пятый и т. д. члены соответствуют симметрическим функциям спина, а второй, четвертый, шестой и т. д. члены соответствуют антисимметрическим. Вообще, результирующий спин молекулы (i) может быть выражен через 2i—п, где п является целым числом по величине не больше 21, поэтому 2i—п будет всегда положительно для орто-состояний (симметрических) п имеет четные значения, включая ноль для парасостояний (антисимметрических) п является нечетным числом. [c.109] Основной уровень водородной молекулы т. е. она имеет четный электронный уровень и положительную характеристику вращения атомный вес нечетный, следовательно, молекула подчиняется статистике Ферми-Дирака поэтому, как видно из табл. 14, четным уровням вращения (7=0, 2, 4, 6...) соответствуют парасостояния, а нечетным уровням (У= 1, 3, 5, 7...) орто-состояния. Молекула дейтерия имеет четный атомный вес и подчиняется статистике Бозе-Эйнштейна основное состояние также, поэтому четные вращательные уровни соответствуют орто-состоянию. [c.110] Следует отметить, поскольку это имеет общий интерес, что распределение согласно табл. 14 приложимо в известном смысле к симметричным молекулам, не имеющим ядерного спина. Молекула кислорода 0/ 0, например, находится в основном состоянии Eg и подчиняется статистике Бозе-Эйнштейна теоретически пара-состояние соответствует четному квантовому числу вращения, но в данном случае г = О, и статистический вес этого состояния i (2i-j-l) равен нулю, поэтому в спектре отсутствуют линии вращения с четными значениями J. [c.111] Звездочкой отмечены обзорные статьи и книги, в которых может быт найдена литература по данному вопросу. [c.111] Тщательное рассмотрение этих результатов привело Берджа и Менделя (1931 г.) к предположению, что в обычном водороде присутствует более тяжелый изотоп с массой 2 если принять, что на 4500 ч. водорода приходится одна часть тяжелого изотопа, то расхождение между масс-спектрографическим и химическим атомным весом становится вполне объяснимым. Первый дает атомный вес изотопа с массовым числом, равным единице, а второй дает средний атомный вес обоих изотопов . [c.112] Еще задолго до этого, а именно в 1920 г., Гаркинс предположил возможность существования изотопа водорода с массой 2 на основании изучения закономерностей, наблюдаемых для известных ядерных масс. Позже было показано, что при откладывании на графике атомных масс известных изотопов относительно разности между массовыми числами и атомными номерами получается вполне стройная картина, за исключением некоторых пропусков, которые могут быть заполнены неизвестными еще тогда изотопами, а именно и Не (рис. 8). [c.113] Штерн и Фольмер в 1919 г. искали тяжелый изотоп в обычном водороде, думая объяснить этим отклонение атомного веса от единицы они пытались достичь частичного разделения изотопов при помощи процесса диффузии, но не смогли обнаружить какого-либо изменения плотности теперь ясно, что можно было бы наблюдать некоторое изменение при постановке опыта должным образом. [c.113] Открытие тяжелого изотопа водорода. [c.113] Брикв д и Мерфи в США предприняли в 1931 г. концентрацию тяжелого изотопа путем упаривания 4 л жидкого водорода почти до 1 см -, так как согласно расчетам дробная перегонка при температурах около тройной точки должна способствовать накоплению в остающейся жидкости более тяжелого изотопа. Понятно, что нелегко обнаружить обычными методами изотоп, находящийся в количестве только одной части на пять тысяч. Попытка оказалась удачной, так как в серии Бальмера (в атомном спектре) газообразного остатка обнаружилась очень ясно линия, соответствующая по своему расположению атому с массой два и атомным номером единица эта же линия, но гораздо более слабая, была обнаружена при тщательном исследовании в спектре обычного водорода. [c.113] Вода с содержанием, по меньшей мере, 99% водорода в виде изотопа с массой 2 получается теперь в промышленном масштабе по сравнительно низкой цене она употребляется не только для изучения свойств неорганических и органических соединений, содержащих тяжелый изотоп водорода, но проливает свет, как увидим ниже, на различные химические проблемы. [c.114] На основании закона действующих масс ясно, что в системе, богатой легким изотопом, дейтерий будет главным образом в форме НО или НОО также и легкий водород будет находиться, главным образом, в виде этих молекул, если в системе имеется избыток тяжелого изотопа. [c.115] Вернуться к основной статье