На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

All times are UTC [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 22 posts ]  Go to page 1, 2  Next
Author Message
 Post subject: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 29 Jun 2012 19:00 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 26 Jan 2012 23:34
Posts: 1169
Location: Кишинёв, Молдова
Можно ли её получить в ДЛ? Пока думал о методе многократного электролиза воды с постепенным накоплением тяж. воды. Предполагаю осуществлять это так: электролизёр наполняется водой до метки, вставляются 2 электрода, идёт электролиз до тех пор, пока уровень жидкости не опустится ниже электродов. Опять доливаю до метки, повторяю процедуру и т.д.Хочется пару опытов с тяж. водой сделать. Но для этого нужна сама тяж. вода.) В общем: есть ли какие методики, предложения? Какеё, кстати в первый раз выделили? Спасибо за советы.

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 29 Jun 2012 20:22 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Содержание дейтерия в природной воде 0.015% или 0.00015 атомных долей (по отношению к сумме изотопов). Другими словами в 1 л воды 0.15 мл тяжелой воды. Извлечь ее в домашних условиях почти нереально. Описание метода в книге Томилов А.П. Прикладная электрохимия (1984) С.135 viewtopic.php?p=44849#p44849

Дейтерий открыли фракционной перегонкой жидкого водорода в 1932 г, на существование дейтерия натолкнул факт расхождения значений атомных масс при разных измерениях, которое превышало точность эксперимента.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 30 Jun 2012 03:12 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
В радиохимических лабораториях для синтеза некоторых бета-трассеров (изотопы бета-распадчиков для последующего получения меченых соединений) используют соли высокоактивных нейтронных источников, которые растворяют в дистиллированной воде содержащей ионы-мишени (так же в виде соли). По сути колба с такой смесью представляет собой гомогенный ядерный реактор (но из-за малых концентраций цепная реакция исключена). Соль стараются подобрать так, чтобы целевой изотоп взаимодействуя с анионом образовывал нерастворимую соль. Параллельно получается и тяжелая вода.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 02:35 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
О получении тяжелой воды в ДЛ я тоже думал, но резюме такое: не хватит электроэнергии. Тяжелую воду получают сократительным электролизом обычной воды с добавкой щелочи для повышения электропроводности. Щелочь переводят в карбонат, чтобы извлечь водород. Водород, выделившийся при электролизе, подвергают изотопному обмену со свежей водой на платиновом катализаторе (равновесное содержание дейтерия в воде в несколько раз выше, чем в газе). Учитывая долю дейтерия в обычной воде и электрохимический эквивалент воды (2*28=56 ампер-часов на моль, т.е. на 18 грамм, дает 3.1 А-ч/гр. воды, или 3.1/0.00015=20700 А-ч/гр тяжелой воды. Потенциал разложения воды 1,227 В, пусть с перенапряжением 3 В, тогда получится 60 кВт*ч на грамм тяжелой воды, это в идеале. Промышленность расходует 120-150 кВт*ч на грамм в сложных многоступенчатых установках, а расход электроэнергии семьей из трех человек в городской квартире с электроплитой около 3000 кВт*ч в год.
О разделении изотопов есть книги: Бродский, химия изотопов, Баранов, изотопы (в 2-х томах), они есть в Интернете (когда-то я их оттуда скачал), но ссылки я тогда не записывал и могу эти книги выложить здесь, если уважаемые коллеги сочтут это целесообразным.
Как заметил коллега upsidesium,
Quote:
Параллельно получается и тяжелая вода.
, но где взять столько нейтронов?


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 02:59 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Ing.P. wrote:
но где взять столько нейтронов?

Обычно используют воду в несколько заходов. После нескольких циклов происходит обогащение дейтерием.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 03:21 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
Увы, интенсивность ампульных и пр. портативных источников нейтронов не превышает 10^10 нейтр/сек, об этом есть в интересной книге Якубовича "Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры", 1963 г., которую я собираюсь отсканировать, там, кстати, есть о портативных источниках нейтронов (о других источниках, на основе плазменного фокуса, см. труды ВНИИА имени Н.Л. Духова). Скорость образования тяжелой воды составит в лучшем случае (число нейтронов делить на число Авогадро)= округленно 10^10/10^24 = 10^-14 моль/секунду или, опять же округленно, 10^-10 моль в час. Это еще медленнее электролиза, и для ДЛ не годится.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 12:53 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Ing.P. wrote:
О разделении изотопов есть книги: Бродский, химия изотопов, Баранов, изотопы (в 2-х томах), они есть в Интернете (когда-то я их оттуда скачал), но ссылки я тогда не записывал и могу эти книги выложить здесь, если уважаемые коллеги сочтут это целесообразным.

Если есть возможность - выложите.

В свое время с Бродским была интересная история. Технологию получения тяжелой воды разработали в его институте, но когда он - один из авторов - захотел увидеть завод, построенный по этой технологии, оказалось, нельзя - он не имеет доступа к таким большим секретам! В конце концов добился и увидел, но это было непросто.
Ing.P. wrote:
Увы, интенсивность ампульных и пр. портативных источников нейтронов не превышает 10^10 нейтр/сек, об этом есть в интересной книге Якубовича "Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры", 1963 г., которую я собираюсь отсканировать, там, кстати, есть о портативных источниках нейтронов (о других источниках, на основе плазменного фокуса, см. труды ВНИИА имени Н.Л. Духова). Скорость образования тяжелой воды составит в лучшем случае (число нейтронов делить на число Авогадро)= округленно 10^10/10^24 = 10^-14 моль/секунду или, опять же округленно, 10^-10 моль в час. Это еще медленнее электролиза, и для ДЛ не годится.

Если нейтронов будет достаточно много, то вместе с тяжелой образуется и сверхтяжелая вода. Отходы трития создают большую проблему.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 19:20 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
Выкладываю книги Бродского и Баранова в данной теме, поскольку не знаю, следует ли им быть в Литературе. Решать редактору.
У Баранова есть, кстати, глава об истории создания центрифуг и современном оформлении этой технолигии, несколько комичной, правда, после урана в Иране (или наоборот?)...


Attachments:
Бродский_Химия_изотопов.djvu [7.41 MiB]
Downloaded 1112 times
Баранов В.Ю. (ред.) - Изотопы[c] свойства, получение, применение. Т. 2 (ФМЛ, 2005).djvu [8.52 MiB]
Downloaded 1157 times
Баранов В.Ю. (ред.) - Изотопы[c] свойства, получение, применение. Т. 1 (Физматлит, 2005).djvu [8.61 MiB]
Downloaded 1133 times
Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 19:33 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Спасибо.
Насчет раздела Книги - а почему бы и нет: во-первых, издания открытые, а не ДСП; во-вторых, мы ничем не обязаны "родному государству", в частности, не обязаны следовать маразму и фобиям его чиновников. Сейчас добавлю ссылку на ваше сообщение в теме Книги по химии.

Кстати, сравните статью "Изотопов Разделение" в старой "коричневой" Краткой химической энциклопедии viewtopic.php?p=29507#p29507 и в новой "зеленой" Химической энциклопедии viewtopic.php?p=4732#p4732: в последней цензура обрезала статью в несколько раз.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 19:56 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
Ничего удивительного
Ничего удивительного. Коммерциализация всех сфер жизни (извините за оффтоп, если можно, сделайте, чтобы он, как у других, открывался по требованию, ибо я не умею) ведет государства к установлению монополии на истину и на научные знания в частности. Именно к этому ведет усиление роли СМИ, шоу-бизнеса и реформа образования. Человек не должен сомневаться в том, что ему сообщает государство или даже частники, находящиеся под его защитой (в частности, легковерие помогает рекламе). Но люди этому противостоят. Биохимия в домашней лаборатории уже обсуждалась на соседнем форуме, Физика в сарае известна со времен ИФП (Избы Физических Проблем) П.Л. Капицы. И вот, наконец, наш коллега ставит вопрос о разделении изотопов в ДЛ!

Вот еще литература, где есть о разделении изотопов: Федотьев, Алабышев и др. - Прикладная электрохимия и Якименко, Модылевская, Ткачек, Электролиз воды, последнюю не нашел на форумах и тоже выкладываю


Attachments:
Якименко_Электролиз_воды.djvu [4.99 MiB]
Downloaded 2078 times
Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 20:53 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Ing.P. wrote:
Ничего удивительного
Ничего удивительного. Коммерциализация всех сфер жизни (извините за оффтоп, если можно, сделайте, чтобы он, как у других, открывался по требованию, ибо я не умею) ведет государства к установлению монополии на истину и на научные знания в частности. Именно к этому ведет усиление роли СМИ, шоу-бизнеса и реформа образования. Человек не должен сомневаться в том, что ему сообщает государство или даже частники, находящиеся под его защитой (в частности, легковерие помогает рекламе). Но люди этому противостоят. Биохимия в домашней лаборатории уже обсуждалась на соседнем форуме, Физика в сарае известна со времен ИФП (Избы Физических Проблем) П.Л. Капицы. И вот, наконец, наш коллега ставит вопрос о разделении изотопов в ДЛ!

Вот еще литература, где есть о разделении изотопов: Федотьев, Алабышев и др. - Прикладная электрохимия и Якименко, Модылевская, Ткачек, Электролиз воды, последнюю не нашел на форумах и тоже выкладываю
download/file.php?id=15387

Офтоп
Осталось теперь освоить химию в квартире


P.S. Чтобы скрыть текст, его выделяют и нажимают кнопку spoiler= (нижний ряд, предпоследняя). Кроме того, между знаком = и правой квадратной скобкой ] можно ввести заглавие.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 21:39 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
Спасибо за разъяснение.
Статьи в энциклопедии прочитал, сравнил, в новой редакции еще меньше технических подробностей, но большой разницы нет. Видимо, слишком специфический вопрос. Одна из важнейщих подробностей - необходимость электролиза на холоду, зависимость коэффициента разделения от температуры на железном катоде следующая: +1град C - 14,4; 50 град - 8,6; +90 град - 5,0 (коэф. разделения приближенно равен отношению скорости выделения протия к скорости выделения дейтерия).


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 01 Jul 2012 21:49 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
В том-то и разница, что из новых книг все больше исчезают практические подробности (причем часто это относится к совершенно несекретным вещам). Например, приведенный вами факт довольно важен, поскольку обычно электролиз воды пытаются вести при возможно более высокой температуре (это экономит энергию).

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 04 Jul 2012 02:05 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
Да, на первых ступенях электролиза, при переработке самых больших объемов, для экономии охлаждение не применяют. Но все равно энергозатраты не позволяют вести процесс в ДЛ. Воды достаточно - мимо нас в средней квартире в месяц проходит около полулитра тяжелой воды. Даже десятипроцентная эффективность извлечения уже позволила бы достичь цели. На мой взгляд, искать имеет смысл в двух областях. Первая - экстракция веществами, чувствительными к радиусу иона или атома, чем-то вроде краун-эфиров. Вторая - миграция в противотоке жидкости (описана у Бродского) или, еще лучше, миграция или диффузия через протонообменную мембрану. Подвижность протонов и дейтронов в ней наверняка будет сильно различаться. Аппарат должен работать с проточной водой и вытягивать из нее дейтерий, как в "искусственной почке". Это могло бы заработать в ДЛ, но разработать в ДЛ сам метод невозможно - его надо искать в литературе, хотя бы зацепку.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 04 Jul 2012 02:31 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Проблема в том, что водопроводная вода - далеко не дистиллят, что дополнительно усложняет любые методы разделения.
Насчет мембраны - лучше было бы взять анионит, т.к. дейтерий при диссоциации переходит преимущественно в форму OD-

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 04 Jul 2012 04:04 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1549
С точки зрения чистой химии - возможно, да, но в случае дейтероксила (аналога гидроксила, если можно его так назвать) разница в массе, радиусе иона и пр. будет гораздо меньше, а значит, снизится эффективность разделения. Я не слышал никогда, чтобы форма OD3+ или какая-нибудь OHD2+ была бы особенно устойчива и мешала бы работать с дейтронами в водном растворе. Если уж D2O диссоциирует, то дейтронов должно быть не меньше, чем дейтероксилов. IMHO, следует использовать миграцию через протонообменную мембрану, Nafion (их много разных) или что-нибудь еще.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 05 Aug 2014 11:08 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 26 Jan 2012 23:34
Posts: 1169
Location: Кишинёв, Молдова
Про ионообмен: если дистиллят или деионизат(реальнее в ДЛ) через анионит в ОН форме качать, то что, получается, что смола должна обменивать гидроксилы на дейтероксилы? И какова эффективность такого процесса? Какие-то литературные данные есть по этому вопросу?

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 05 Aug 2014 11:48 
Online
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62192
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Видел две статьи, где использовали катиониты. Коэффициент обогащения по дейтерию 1.01-1.03. С анионитом будет не лучше.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 05 Aug 2014 12:00 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 26 Jan 2012 23:34
Posts: 1169
Location: Кишинёв, Молдова
Возникла диверсионная идея... Когда дома фильтр для воды ставить будем - между деиоонизатором и реминерализатором вкорячить свою кассету с анионитом. И через некоторое время(интересно, через какое это рационально делать?) проверить.

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории?
PostPosted: 05 Aug 2014 12:02 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 26 Jan 2012 23:34
Posts: 1169
Location: Кишинёв, Молдова
А из чего, кстати, протоннобменные мембраны делаются? Там суть та же, что у ионобменников или как?

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!


Top
 Profile E-mail  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 22 posts ]  Go to page 1, 2  Next

All times are UTC [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 5 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  

[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group