Найдите в Интернета, страница 6 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 1. Химический элемент. Нуклиды. Изотопы. Глава I. Важнейшие химические понятия и законы - страница 6.

Условие.

Найдите в Интернете информацию о свойствах и применении изотопов водорода.

Решение.

Решение 2.

Водород имеет три основных изотопа, которые отличаются друг от друга количеством нейтронов в атомном ядре. Это различие в массе влияет на их физические свойства (например, плотность, температуры кипения и плавления), в то время как химические свойства, определяемые электронным строением, остаются практически идентичными.

Протий ($^{1}\text{H}$)

Свойства: Протий, обозначаемый как $^{1}\text{H}$, является самым лёгким и наиболее распространённым изотопом водорода, составляя более 99,98% от всего водорода во Вселенной. Его ядро состоит из одного-единственного протона и не содержит нейтронов. Протий стабилен и не является радиоактивным. Его свойства по существу определяют стандартные физико-химические характеристики элемента водорода.

Применение: Поскольку протий является основной формой водорода, его применение совпадает с областями использования водорода в целом. Он является ключевым сырьём в химической промышленности для производства аммиака (процесс Габера-Боша для создания удобрений) и метанола. Также он используется в процессах гидрогенизации для переработки нефти и получения твёрдых жиров (маргарина). Водородная энергетика рассматривает протий как экологически чистое топливо будущего, так как продуктом его сгорания является только вода.

Ответ: Протий ($^{1}\text{H}$) — это стабильный, самый лёгкий и распространённый изотоп водорода, ядро которого состоит из одного протона. Он широко применяется в химической промышленности (синтез аммиака, гидрогенизация) и рассматривается как перспективное экологически чистое топливо.

Дейтерий ($^{2}\text{H}$ или D)

Свойства: Дейтерий ($^{2}\text{H}$ или D), также известный как тяжёлый водород, является стабильным изотопом водорода. Его ядро содержит один протон и один нейтрон, что делает его примерно в два раза массивнее протия. Его природная распространённость составляет около 0,0156%. Из-за существенной разницы в массе соединения с дейтерием проявляют заметные изотопные эффекты. Например, тяжёлая вода ($D_2O$), где протий заменён дейтерием, имеет более высокую плотность, температуру кипения ($101.4\text{ °C}$) и замерзания ($3.82\text{ °C}$) по сравнению с обычной водой ($H_2O$).

Применение: Дейтерий имеет уникальные области применения. В ядерной энергетике тяжёлая вода ($D_2O$) используется как эффективный замедлитель нейтронов и теплоноситель в определённых типах ядерных реакторов (например, CANDU), поскольку она замедляет нейтроны, почти не поглощая их. Дейтерий также является одним из ключевых компонентов топлива для управляемого термоядерного синтеза; реакция синтеза дейтерия и трития ($D + T \rightarrow \,^{4}\text{He} + n$) считается наиболее перспективной для будущих термоядерных электростанций. В научных исследованиях дейтерий используется как нерадиоактивная изотопная метка для изучения механизмов химических реакций, а дейтерированные растворители необходимы в ЯМР-спектроскопии.

Ответ: Дейтерий ($^{2}\text{H}$) — стабильный тяжёлый изотоп водорода с одним протоном и одним нейтроном. Применяется в ядерной энергетике (в виде тяжёлой воды), как топливо для термоядерного синтеза и в качестве изотопной метки в научных исследованиях.

Тритий ($^{3}\text{H}$ или T)

Свойства: Тритий ($^{3}\text{H}$ или T) — это сверхтяжёлый радиоактивный изотоп водорода. Его ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Тритий нестабилен и подвергается бета-распаду, превращаясь в гелий-3 ($^{3}\text{He}$) с периодом полураспада 12,32 года. Реакция распада выглядит так: $^{3}_{1}\text{H} \rightarrow \,^{3}_{2}\text{He} + e^{-} + \bar{\nu}_{e}$. В природе он встречается в ничтожных количествах, поэтому его получают искусственно в ядерных реакторах.

Применение: Тритий играет важнейшую роль в исследованиях термоядерного синтеза, где он используется в качестве топлива вместе с дейтерием. Его радиоактивность позволяет создавать автономные источники света (тритиевая подсветка) — бета-излучение заставляет светиться специальное покрытие (люминофор). Такая технология используется в часах, прицелах и знаках аварийного выхода. Как радиоактивный индикатор, он применяется в гидрологии, биологии и химии для отслеживания различных процессов. Кроме того, тритий используется в военных технологиях для увеличения мощности ядерного оружия (бустинг).

Ответ: Тритий ($^{3}\text{H}$) — радиоактивный изотоп водорода (1 протон, 2 нейтрона). Основные применения: топливо для термоядерного синтеза, создание автономных источников света (тритиевая подсветка), радиоактивная метка в исследованиях и компонент ядерного оружия.