71. Тяжелая вода

Тяжелая вода – оксид дейтерия D2O с кислородом природного изотопного состава, бесцветная жидкость без запаха и вкуса.

Тяжелая вода была открыта в 1932 г. Г. Юри , Ф. Брикведде и Дж. Мерфи , впервые получена в чистом виде и изучена в 1933 г. Г. Льюисом и P. Макдональдом . При электролизе обыкновенной воды, включающей в себя молекулы НО, существует также малая доля молекул DO, образованных тяжелым изотопом водорода. Разлагаются в основном молекулы НО, поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами DO. В 1933 году из такого остатка электролиза удалось выделить небольшое количество воды с молекулярным составом DО, которая получила название тяжелая вода .

В смеси D2O и H2O с большой скоростью протекает изотопный обмен: H2O + D2O = 2HDO

Дейтерий обычно присутствует в воде в малом количестве (HDO ), реже в большом – D2O .

Строение молекулы тяжелой воды аналогично строению простой воды, отличия существуют лишь в длине связей и углов между ними. При конденсированном состоянии наличествует водородная связь.

Химические и физические свойства.

У тяжелой воды температура кипения – 101,44 °C, температура плавления – 3,823 °C.

Кристаллы D2O имеют такую же структуру, как и кристаллы обычного льда, различие в размерах элементарной ячейки очень мало (0,1 %). Тяжелая вода менее летуча, чем обыкновенная вода. Растворимость и растворяющая способность тяжелой воды ниже, чем у обычной воды. Она имеет меньшую ионизацию.

Получение . Тяжелую воду получают выделением воды или при окислении водорода, имеющего естественный изотопный состав. Производство тяжелой воды делиться на две стадии.

1. Начальное концентрирование (от природной концентрации равной 5—10 % из расчета D2O):

а) изотопный обмен между водой и H2S в двух-, трехступенчатой каскадной системе противоточных колонн по двухтемпературной схеме;

б) многоступенчатый электролиз воды с каталитическим изотопным обменом между водой и водородом;

в) низкотемпературная ректификация жидкого водорода с последующим сжиганием дейтерия и кислорода.

2. Изотопный обмен между водородом и аммиаком в присутствии K и конечное концентрирование (от 5—10 % до 99,8 % D2O ). Происходит ректификация воды с использованием вакуума или электролиза.

Применение. Используют в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя в энергетических и исследовательских ядерных реакторах на тепловых нейтронах, как источник дейтерия для термоядерного синтеза и как источник его в ускорителях частиц, изотопный индикатор. Замедляет биологические процессы.

72. Соли соляной кислоты

Соли соляной кислоты или хлориды – соединения хлора со всеми элементами, имеющими меньшее значение электроотрицательности.

Хлориды металлов – твердые вещества. В основном хорошо растворимы в воде, но AgCl, CuCl, HgCl2, TlCl и PbCl2 – малорастворимы. Хлориды щелочных и щелочноземельных металлов имеют нейтральную реакцию. Увеличение числа атомов хлора в молекулах хлоридов приводит к уменьшению полярности химической связи и термической стойкости хлоридов, увеличению их летучести и склонности к гидролизу. Растворы хлоридов других металлов имеют кислую реакцию вследствие гидролиза:

Хлориды неметаллов – вещества, которые могут быть в любом агрегатном состоянии: газообразные (HCl), жидкие (PCl3) и твердые (PCl5). Также вступают в реакцию гидролиза:

Некоторые хлориды неметаллов являются комплексными соединениями, например, РС15 состоит из ионов [РСl4]+ и [РСl6]-. Хлориды брома и йода относят к межгалогенным соединениям. Для ряда хлоридов характерна ассоциация и полимеризация в жидкой и газовой фазах с образованием хлоридных мостиков между атомами.

Получение. Получают реакцией металлов с хлором или взаимодействиями соляной кислоты с металлами, их оксидами и гидроксидами, также путем обмена с некоторыми солями:

Определяют ион хлора качественно и количественно при помощи нитрата серебра. В результате этого образуется белый осадок в виде хлопьев.

Хлориды используют в производстве и в органическом синтезе. В основе образования летучих хлоридов лежит обогащение и разделение многих цветных и редких металлов. Хлорид натрия – для получения гидроксида натрия, соляной кислоты, карбоната натрия, хлора. Используется также в пищевой промышленности и мыловарении. Хлорид калия – в качестве калийного удобрения. Хлорид бария – средство для борьбы с насекомыми-вредителями. Хлорид цинка – для пропитки древесины, как предохраняющее средство от гниения, при паянии металла. Хлорид кальция безводный используется для сушки веществ (газов), в медицинской практике, а его кристаллогидрат – в качестве охлаждающего вещества. Хлорид серебра используется для изготовления фотографий. Хлорид ртути – ядовитое соединение, п рименятся как протравливатель семян, дубления кожи, окрашивания ткани. Действует как катализатор при органическом синтезе. Как дезинфицирующее вещество. Хлорид аммония используется в красильном производстве, гальванике, при паянии и лужении.