Abstract
Hydrogen isotope exchange in mixtures of $H_2O/D_2$, $H_2O/D_2O$, or $D_2O/H_2$ can be facilitated under electrical discharge. For example, a simple DC corona discharge through the mixture creates a plasma in which the reactants are excited energetically. The reactants in such plasma, due to increase in population of excited quantum levels or due to production of radicals or ions, undergo very rapid chemical reactions even at ambient temperature. The isotope exchange reaction of hydrogen(H) and deuterium(D) produces the third kind of heavy water(HDO) and isotopic hydrogen gas(HD), as shown in $D_2+H_2O{\rightarrow}HD$ K=11.257(at $25^{\circ}C$) The reaction products can be detected with temporal resolution using the Fourier transform infrared(FTIR) absorption spectroscopy. Since $H_2O$, $D_2O$ and HDO are all infrared active with different absorption peaks, FTIR proves to be a useful tool for monitoring the reaction. Experimental results show that the electrical method is indeed a useful means to promote the reaction, showing a better efficiency than traditional catalytic methods.
$H_2O/O_2$, $D_2O/H_2O$, $D_2O/H_$2 등의 반응계의 수소동위원소 교환반응용 전기방전을 이용하여 용이하게 일으킬 수 있다. 예를 들어, DC 코로나 방전을 위의 반응혼합물을 통하여 일으키면 여기된 상태의 반응물이 존재하는 플라즈마를 형성하게 된다. 이러한 플라즈마 내에서 반응물들은 양자에너지 준위의 여기, 이온화 그리고 라디칼 형성등을 통하여 매우 큰 반응성을 갖게되므로 실온에서도 용이하게 수소동위원소 교환반응을 일으킨다. 본 연구에서는 $H_2/D_2O$계의 기상에서의 교환반응에 대한 연구를 실시하였다. 위 반응계는 전기방전하에서 수소(H)와 중수소(D)간의 교환반응에 의하여 HDO와 HD를 생성하게 된다. 이러한 반응생성물을 FTIR 분광법을 이용하여 시간의 함수로 측정을 하였다.