Изотопы, химическое строение и применение
Изотопы как разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента. Характеристика изотопов водорода: протия, дейтерия и трития. Особенности их применения в биологии и химии, атомной энергетике, переработке нефти, получении металлов из оксидов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.05.2015 |
| Размер файла | 14,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Изотомпы (от др.-греч. йупт -- «равный», «одинаковый», и фьрпт -- «место») -- разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.
Водород -- самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов -- порядка 0,1 %). Таким образом, водород -- основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре. Водород -- самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,4 раз.
Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия:
1H - протий (Н);
2Н - дейтерий (D);
3Н - тритий (T; радиоактивный).
|
Температура плавления, K |
Температура кипения, K |
Тройная точка, K / kPa |
Критическая точка, K / kPa |
Плотность жидкий / газ, кг/мі |
||
|
H2 |
13,96 |
20,39 |
13,96 / 7,3 |
32,98 / 1,31 |
70,811 / 1,316 |
|
|
HD |
16,65 |
22,13 |
16,6 / 12,8 |
35,91 / 1,48 |
114,0 / 1,802 |
|
|
HT |
22,92 |
17,63 / 17,7 |
37,13 / 1,57 |
158,62 / 2,31 |
||
|
D2 |
18,65 |
23,67 |
18,73 / 17,1 |
38,35 / 1,67 |
162,50 / 2,23 |
|
|
DT |
24.38 |
19,71 / 19,4 |
39,42 / 1,77 |
211,54 / 2,694 |
||
|
T2 |
20,63 |
25,04 |
20,62 / 21,6 |
40,44 / 1,85 |
260,17 / 3,136 |
Промтий -- название самого лёгкого изотопа водорода, обозначается символом 1H. Ядро протия состоит из одного протона, отсюда и название изотопа.
Протий составляет 99,9885 % ± 0,0070[2] % от общего числа атомов водорода во Вселенной и является наиболее распространённым нуклидом в природе среди изотопов всех химических элементов. Обычно, когда говорят о водороде, имеют ввиду именно лёгкий водород -- протий. Протий -- единственный стабильный элемент, не имеющий нейтронов в ядре.
Применение протия (водорода)
Более половины водорода идет на переработку нефти. Четверть производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH3. Это один из важнейших продуктов химической промышленности.
В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в кислороде используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Например, самая мощная ракета «Энергия» использует более 2000 тонн топлива, большую часть которого составляют жидкий водород и кислород.
Водород применяют и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам, необходимые в производстве нитей накаливания электролампочек. Водород также находит применение в производстве маргарина из растительных масел. Реакцию горения водорода в кислороде применяют и для сварочных работ. В настоящее время в ряде стран начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт - вода, а углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, не выделяется.Ученые предполагают, что в середине XXI века должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.
Дейтемрий (лат. deuterium, от др.-греч. деэфеспт «второй»),тяжёлый водород, обозначается символами D и 2H -- стабильный изотоп водорода с атомной массой, равной 2. Ядро (дейтрон) состоит из одного протона и одного нейтрона.Открыт в 1932 г. американским физико-химиком Г. Юри. Природное содержание -- 0,0115 ± 0,0070[2] %.
Применение
Дейтерий широко используется в атомной энергетике как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах; в смеси с тритием или в соединении с литием-6 применяют для термоядерной реакции в водородных бомбах, применяется в качестве меченого стабильного индикатора в лабораторных исследованиях и технике. Перспективным также представляется применение дейтерия (в смеси с тритием) для получения высокотемпературной плазмы, необходимой для осуществления
Тримтий (др.-греч. фсЯфпт «третий»), сверхтяжёлый водород, обозначается символами T и 3H -- радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном и обозначают t. изотоп водород химический элемент
В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота[3]. В процессе распада тритий превращается в 3Heс испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада -- 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 5,7 кэВ.
Тритий открыт английскими учёными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком в 1934 году. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод.
Мировая коммерческая потребность в тритии на 1995 год составляет ежегодно около 400 г, и еще порядка 2 кг требовалось для поддержания ядерного арсенала США[12] (7 кг для всех мировых военных потребителей). Около 4 кг трития в год образуется на АЭС, но не извлекается.[13]
Большие количества трития потребуются для термоядерной энергетики, например, для запуска ITER потребуется как минимум около 3 кг трития, для запуска DEMO понадобится 4-10 кг[14]. Гипотетический тритиевый реактор потреблял бы 56 кг трития на производство 1 ГВт·года электроэнергии, тогда как всемирные запасы трития на 2003 год составляли всего 18 кг[14].
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изотопы водорода как разновидности атомов химического элемента водорода, имеющие разное содержание нейтронов в ядре, общая характеристика. Сущность понятия "легкая вода". Знакомство с основными достоинствами протиевой воды, анализ способов получения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.05.2013История открытия урана, его физические и химические свойства. Сферы применения уранат натрия, соединений урана, карбида урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония. Изотопы урана как разновидности атомов (и ядер) химического элемента.
реферат [17,9 K], добавлен 19.12.2010Характеристика химических и физических свойств водорода. Различия в массе атомов у изотопов водорода. Конфигурация единственного электронного слоя нейтрального невозбужденного атома водорода. История открытия, нахождение в природе, методы получения.
презентация [104,1 K], добавлен 14.01.2011Строение металлов в твердом состоянии. Энергетические условия взаимодействия атомов в кристаллической решетке вещества. Атомно-кристаллическое строение. Кристаллические решетки металлов и схемы упаковки атомов. Полиморфные (аллотропические) превращения.
лекция [1,5 M], добавлен 08.08.2009Понятие и особенности химической структуры оксидов, их разновидности и отличительные свойства, распространенность в природе и направления практического применения человеком. Оценка полезности различных оксидов в хозяйственной деятельности на сегодня.
презентация [1,6 M], добавлен 13.04.2012Протоны и нейтроны как составляющие атомного ядра. Атомный номер элемента. Изотопы, ядерная и квантово-механическая модели атома. Волновые свойства электрона. Одноэлектронные и многоэлектронные атомы, квантовые числа. Электронная конфигурация атома.
реферат [1,3 M], добавлен 26.07.2009Строение атомов металлов. Положение металлов в периодической системе. Группы металлов. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Коррозия металлов. Понятие о сплавах. Способы получения металлов.
реферат [19,2 K], добавлен 05.12.2003Теоретическая основа аналитической химии. Спектральные методы анализа. Взаимосвязь аналитической химии с науками и отраслями промышленности. Значение аналитической химии. Применение точных методов химического анализа. Комплексные соединения металлов.
реферат [14,9 K], добавлен 24.07.2008Химическое строение - последовательность соединения атомов в молекуле, порядок их взаимосвязи и взаимного влияния. Связь атомов, входящих в состав органических соединений; зависимость свойств веществ от вида атомов, их количества и порядка чередования.
презентация [71,8 K], добавлен 12.12.2010Рассмотрение возможности экологизации раздела химии: "Физико-химические свойства водорода" путем внедрения темы: "Альтернативная энергетика". Обзор сведений о водородной энергетике как альтернативном виде энергии. Выбор наилучших форм организации занятий.
дипломная работа [135,3 K], добавлен 24.12.2009Анализ устранения влияния присутствующих в растворе веществ на реакции обнаружения или количественного определения какого-либо элемента. Исследование термодинамической и кинетической маскировки ионов. Описания группы веществ, применяемых для маскировки.
реферат [362,7 K], добавлен 25.11.2011Понятие о валентности как свойстве атомов присоединять определённое число атомов другого элемента. Определение валентности элементов по формулам. Сумма единиц валентности всех атомов одного элемента равна сумме единиц валентности атомов другого элемента.
лекция [10,4 K], добавлен 16.05.2004История открытия водорода. Общая характеристика вещества. Расположение элемента в периодической системе, строение его атома, химические и физические свойства, нахождение в природе. Практическое применение газа для полезного и вредного использования.
презентация [208,2 K], добавлен 19.05.2014Грань между органическими и неорганическими веществами. Синтезы веществ, ранее вырабатывавшихся только живыми организмами. Изучение химии органических веществ. Идеи атомистики. Сущность теории химического строения. Учение об электронном строении атомов.
реферат [836,2 K], добавлен 27.09.2008Положение металлов в периодической системе Д.И. Менделеева. Строение атомов металлов и их кристаллических решеток. Физические свойства металлов и общие химические свойства. Электрохимический ряд напряжения и коррозия металлов. Реакции с другими веществами
презентация [1,8 M], добавлен 29.04.2011Характеристика цезия как химического элемента, история его открытия и исследований, современные знания и применение. Своеобразие структуры атомов цезия, его основные физические и химические свойства, реакционная способность и способы получения сплавов.
реферат [116,7 K], добавлен 21.11.2009Химические свойства водорода - первого элемента периодической системы Менделеева. Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов, наблюдаемое еще в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Протий и дейтерий, их свойства.
презентация [8,5 M], добавлен 14.03.2014Английский естествоиспытатель, физик и химик Генри Кавендиш - первооткрыватель водорода. Физические и химические свойства элемента, его содержание в природе. Основные методы получения и области применения водорода. Механизм действия водородной бомбы.
презентация [4,5 M], добавлен 17.09.2012Нахождение фтора в природе и его получение в лабораторных условиях с помощью электролиза. Строение атома фтора. Применение фтора и фторидов в промышленности, атомной энергетике, стоматологии (создание зубных паст, предотвращающих разрушение зубов).
презентация [139,8 K], добавлен 03.10.2011История использования нефти как исходного сырья для производства органических соединений. Основные регионы и нефтяные месторождения. Фракции нефти, особенности ее подготовки к переработке. Сущность крекинга, виды нефтепродуктов и разновидности бензина.
презентация [643,8 K], добавлен 13.02.2013
