Isotope Effects of Water in Liquid–Vapor Equilibria on Passing to Water–Non-Electrolyte Solvent

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In solutions of non-electrolytes, there is a single network of hydrogen bonds, including molecules of dissolved substances, bound water, bulk water, and hydration shells of molecules in solution. Under certain conditions, there should be correlations between the bulk properties of the liquid mixture and the separation factor of the isotopic forms of water between the liquid and vapor phases. The shift of the isotope equilibrium in the liquid–vapor phase system for water during the transition from water to non-electrolyte solutions is associated with a violation of the degree of bonding and structuredness of the water of the mixed solvent. Using urea solutions as an example, it is shown that this effect can be one of the main ones and can determine the increase in the separation factor of the isotopic forms of water upon passing from water to a solution.

About the authors

A. K. Lyashchenko

Institute of General and Inorganic Chemistry, N.S. Kurnakov Russian Academy of Sciences

Email: aklyas@mail.ru
Moscow, Russia

A. V. Polkovnichenko

Institute of General and Inorganic Chemistry, N.S. Kurnakov Russian Academy of Sciences

Email: anzakhlevniy@rambler.ru
Moscow, Russia

N. N. Kulov

Institute of General and Inorganic Chemistry, N.S. Kurnakov Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: anzakhlevniy@rambler.ru
Moscow, Russia

References

  1. Lyashchenko A.K. Structure and Structure-Sensitive Properties of Aqueous Solutions of Electrolytes and Nonelectrolytes. In: Advances in Chemical Physics, W. Coffey (Ed.). 2007. P. 379–426
  2. Лященко А.К., Серебренников Г.М., Тараненко Н.П. Температурная зависимость сокристаллизации солей из водных растворов // Журн. неорганической химии. 1982. Т. 27. С. 1895–1902
  3. Frank H.S., Franks F. Structural Approach to the Solvent Power of Water for Hydrocarbons; Urea as a Structure Breaker // J. Chem. Phys. 1968. V. 48. P. 4746–4757. https://doi.org/10.1063/1.1668057
  4. Lyashchenko A.K., Dunyashev V.S., Zasetsky A.Yu. Effects of concentration on the microwave dielectric spectra of aqueous urea solutions // Russian J. Physical Chemistry A. 2017. V. 91. P. 887–893. https://doi.org/10.1134/S0036024417050168
  5. Kakiuchi M. Distribution of isotopic water molecules, H2O, HDO, and D2O, in vapor and liquid phases in pure water and aqueous solution systems // Geochim. Cosmochim. Acta. 200. V. 64. P. 1485–1492. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00281-1
  6. Kulov N.N., Polkovnichenko A.V., Lupachev E.V., Voshkin A.A., Magomedbekov E.P. Distribution of Hydrogen Isotopes between Phases at Vapor–Liquid Equilibrium in Aqueous Salt Solutions // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. V. 54. P. 132–138. [Кулов Н.Н., Полковниченко А.В., Лупачев Е.В., Вошкин А.А., Магомедбеков Э.П. распределение изотопов водорода между фазами при парожидкостном равновесии водных солевых растворов // Теорет. основы хим. техн. 2020. Т. 54. № 1. С. 3–9]https://doi.org/10.1134/S0040579520010108
  7. Kulov N.N., Polkovnichenko A.V., Lupachev E.V., Kisel’ A.V., Voshkin A.A., Magomedbekov E.P. Studying the Kinetics of Mass Transfer in the Distillation of Water Hydrogen Isotopes in the Presence of Urea // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2021. V. 55. P. 207–214. [Кулов Н.Н., Полковниченко А.В., Лупачев Е.В., Кисель А.В., Вошкин А.А., Магомедбеков Э.П. Исследование кинетики процесса массообмена при ректификации изотопов водорода воды в присутствии карбамида // Теорет. основы хим. техн. 2021. Т. 55. № 2. С. 135–142]https://doi.org/10.1134/S0040579521020044
  8. Pokalchuk V.S., Magomedbekov E.P., Rastunova I.L., Chebotov A.Yu., Kulov N.N. Estimation of the Separation Coefficient of Oxygen Isotopes in Aqueous Salt Solutions // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. V. 54. P. 1127–1130. [Покальчук В.С., Магомедбеков Э.П., Растунова И.Л., Чеботов А.Ю., Кулов Н.Н. Оценка величины коэффициента разделения изотопов кислорода в водных солевых растворах // Теорет. основы хим. техн. 2020. Т. 54. № 6. С. 663–667.]https://doi.org/10.1134/S0040579520060184
  9. Kakiuchi M., Matsuo S. Fractionation of hydrogen and oxygen isotopes between hydrated and free water molecules in aqueous urea solution // J. Phys. Chem. 1985. V. 89. P. 4627–4632. https://doi.org/10.1021/j100267a043
  10. Jakli G., van Hook W.A. Isotope effects in aqueous systems. 12. Thermodynamics of urea-h4/water and urea-d4/water-d2 solutions // J. Phys. Chem. 1981. V. 85. P. 3480–3493. https://doi.org/10.1021/j150623a025
  11. Horita J., Wesolowski D.J. Liquid-vapor fractionation of oxygen and hydrogen isotopes of water from the freezing to the critical temperature // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. P. 3425–3437. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0016-7037(94) 90096-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (36KB)
3.

Download (40KB)

Copyright (c) 2023 А.К. Лященко, А.В. Полковниченко, Н.Н. Кулов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».