Чем «тяжелая» вода отличается от обычной воды?

Тяжелая вода или оксид дейтерия — это жидкость, которая по своим химическим свойствам похожа на обычную воду, но используется по-разному из-за большей массы и плотности.

Все слышали о воде или H2O, но гораздо меньше людей знают о природной тяжелой воде — D2O.

Что такое тяжелая вода?

Чтобы разгадать тайну тяжелой воды, нужно сначала понять концепцию изотопов. Когда атомы элемента отличаются числом нейтронов в их ядре, они известны как изотопы. Водород имеет следующие изотопы.

Дейтерий — это изотоп водорода, который содержит на один нейтрон больше, чем стандартный атом водорода. Из-за этого дополнительного нейтрона в каждом атоме дейтерия, он по существу весит вдвое больше, чем у нормального атома водорода.

Подобно химической структуре воды (H 2 O), тяжелая вода или оксид дейтерия (D 2 O) также имеют два атома, связанных с одним атомом воды. Вместо обычных атомов протия тяжелая вода состоит из двух атомов дейтерия.

Как и обычная вода, тяжелая вода — это жидкость не имеет запаха при комнатной температуре. Более того, дейтерий, равный протию, также является стабильным изотопом. Это гарантирует, что тяжелая вода не радиоактивна. Молекулярный вес каждого атома дейтерия равен 20, тогда как вес атома H 2 O имеет молекулярный вес всего 18. Из-за более высокого веса дейтерий более плотный, чем вода. В твердом состоянии блок D 2 O будет тонуть в воде, а не плавать.

Это отличается от того, как ведет себя кусок льда (H 2 O). Простой способ различить D 2 O и H 2 O — это вес и плотность двух соединений. Тяжелая вода встречается в природе, но не так часто, как вода. Соотношение встречающейся в природе тяжелой воды и обычной воды составляет где-то 1: 20 000 000 молекул.

Для чего используется тяжелая вода?

Тяжелая вода может быть использована при приготовлении определенных соединений, таких как дейтерий и тритий. Тяжелая вода также используется в ядерных реакторах. В этих реакторах должна происходить реакция деления с Ураном-235. Реакция деления — это когда нейтрон выстреливается в большое ядро, которое впоследствии распадается на части. В результате этого расщепления выделяется большое количество энергии.

В этих реакторах нейтроны движутся с невероятной скоростью и должны быть замедлены. Замедленное движение нейтронов в реакторе обеспечивает эффективное осуществление реакции деления. Тяжелая вода действует как замедлитель нейтронов в этой реакции, поскольку она способна замедлить нейтрон. Это позволяет цепной реакции деления работать с Ураном-235.

Тяжелая вода также может быть использована в качестве индикаторного соединения. Изотопный индикатор — это любой атом, который может быть идентифицирован при добавлении в другую смесь. Такой атом позволяет ученым ‘проследить » прогресс смеси. Изотопный индикатор должен быть совместим со смесью, но он также может быть дифференцирован в смеси; тяжелая вода обеспечивает эту уникальную комбинацию.

Вы можете пить тяжелую воду?

В ограниченных количествах, да.

В небольших количествах питье тяжелой воды никак не повлияет на вас. Потребление D 2 O не повредит вам, потому что дейтерий не радиоактивен, поэтому вам не нужно беспокоиться о радиационном отравлении. Атомы дейтерия встречаются в природе в небольших пропорциях. На каждые семь тысяч атомов водорода приходится один атом дейтерия, что делает его довольно редким явлением. В этих пропорциях потребление D 2 O не причинит никакого телесного вреда людям. С точки зрения вкуса, тяжелая вода имеет несколько более сладкий вкус, чем обычная вода.

Если вы потребляете значительное количество тяжелой воды, вы можете почувствовать некоторое беспокойство из-за изменения плотности жидкости. Вы можете почувствовать небольшое изменение давления в жидкостях, присутствующих в ваших ушах. Тем не менее, это количество все еще не должно нанести никакого серьезного ущерба вашему организму, и очень редко можно будет потреблять достаточно тяжелой воды, чтобы вызвать какое-либо серьезное расстройство. Однако, если кто-то потребляет тяжелую воду в больших пропорциях, это будет очень вредно для вашего здоровья.

Большая масса атомов дейтерия по сравнению с атомами водорода будет влиять на химические реакции, которые происходят в организме. Более тяжелые молекулы D 2 O будут замедлять естественные химические реакции, которые регулярно происходят в организме человека. Если количество тяжелой воды достигает 20% от общего количества воды в вашем организме, это может привести к летальному исходу. Некоторые типы тяжелой воды включают атомы трития вместо атомов дейтерия. Этот сорт еще более вреден, так как тритий тяжелее и, что более важно, радиоактивен. Любое потребление таких жидкостей приведет к телесным повреждениям и может повлиять на целостность ДНК человека.

К счастью, мы редко слышим о передозировке людей тяжелой водой, главным образом потому, что получение D 2 O очень сложно и дорого. Используя электролиз, можно получить чистую тяжелую воду, но большинство людей не имеют доступа к этим ресурсам. Покупка D 2 O также очень дорогая, с ценами выше 100 долларов за 100 граммов жидкости.