Чому дейтерієву воду d2o називають важкою водою
Важка вода – її властивості, життя і енергія майбутнього.
У цьому матеріалі ми коротко розповімо про «Важку воду», або як ще її називають – оксид дейтерію. Цей вид води був відкритий в 1932 році відомим вченим Гарольдом Юрі.
Багато хто з нас чули про існування «важкої води», але мало хто знає, чому вона називається важкої і те, що « важка вода» присутній у невеликих кількостях практично у всіх звичайних водах.
«Важка вода» дійсно є «важкою» по відношенню до звичайної води, оскільки містить замість «легкого водню» 1H важкий ізотоп 2H або дейтерій (D), внаслідок чого її питома маса на 10% більше ніж у звичайній. Хімічна формула важкої води – D2O або 2H2O (2H2O).
Пропоную звернутися до першоджерел та ознайомитись із точними формулюваннями «важкої води», даними в словниках і довідниках.
Важка вода
Важка вода (Heavy water) оксид дейтерію, D2О — порівняно із звичайною має значно кращі ядерно-фізичні властивості. Вона майже не поглинає теплових нейтронів, тому є кращим сповільнювачем. Застосування важкої води в якості сповільнювача дозволяє використовувати в якості палива природний уран; зменшується первісна завантаження палива і щорічне його споживання. Однак вартість важкої води дуже висока.
ВАЖКА вода – D2О, ізотопна різновидність води, в молекулах якої атоми водню замінені атомами дейтерію. Щільність 1,104 г/см3 (3,98 .З), tпл 3,813 .З, t кип 101,43 .С. Співвідношення в природних водах Н:D в середньому 6900:1. На організми діє гнітюче, у великих дозах викликає їх загибель. Сповільнювач нейтронів і теплоносій в ядерних реакторах, ізотопний індикатор, розчинник; використовується для отримання дейтерію. Існують також надважка вода Т2О (Т – тритій) і тяжелокислородная вода, молекули якої замість атомів 16О містять атоми 17О і 18О.
ВАЖКА ВОДА (оксид дейтерію, D2O), вода, в якій атоми водню заміщені ДЕЙТЕРІЄМ (ізотоп ВОДНЮ з ВІДНОСНОЮ АТОМНОЮ МАСОЮ, приблизно рівною 2, в той час як у звичайного водню відносна атомна маса дорівнює приблизно 1. Зустрічається в малих концентраціях у воді, з якої її отримують ЕЛЕКТРОЛІЗОМ. Важка вода використовується як СПОВІЛЬНЮВАЧ у деяких АТОМНИХ РЕАКТОРАХ.
Властивості важкої води
Властивості «важкої води» багато в чому відрізняються від властивостей звичайної H2O:
«Важка вода» також як і H2O зазвичай не має ні запаху, ні кольору;
Освіта льоду з важкої води відбувається при температурі 3,813 °C (температура плавлення);
Важка вода закипає при температурі 101,43 °C (температура кипіння);
В’язкість важкої води на 20% вище в’язкості звичайної води;
Молекулярна маса – 20,034;
Розчинність – мало розчинна у діетиловому ефірі, змішується з этанолом4
Густина (ρ) – 1,1042 г/см3 при температурі 25°C;
Тиск парів – 10 мм. рт.ст при температурі 13.1°C, і 100 мм. рт.ст. при температурі 54°C;
Показник заломлення (σ) – 1,32844 при температурі 20°C;
Стандартна ентальпія утворення ΔH – 294,6 кДж/моль (ж) (при 298 К);
Стандартна енергія Гіббса G – 243,48 кДж/моль (ж) (при 298 К);
Стандартна ентропія утворення S – 75,9 Дж/моль•K (ж) (при 298 К);
Стандартна мольна теплоємність Cp – 84,3 Дж/моль•K (жг) (при 298 К);
Ентальпія плавлення ДНпл – 5,301 кДж/моль;
Ентальпія кипіння ДНкип – 45,4 кДж/моль;
Критичний тиск – 31,86 Мпа;
Критична щільність -0,363 г/см3. [1]
Де застосовується важка вода
Цікавим є той факт, що вчені, які відкрили важку воду, поставилися до неї як до наукового казусу і не побачили великих можливостей у її застосуванні, втім, слід зауважити, що така ситуація, з науковими відкриттями, не є поодинокою. І лише через деякий час, зовсім іншими дослідниками, було відкрито її науковий і промисловий потенціал.
«Важка вода» застосовується:
- В ядерних технологіях;
- В ядерних реакторах для уповільнення нейтронів і в якості теплоносія;
- В якості ізотопних індикатор в хімії, фізиці, біології та гідрології;
- Як детектор деяких елементарних частинок;
- Цілком імовірно, що в найближчому майбутньому «важка вода» стане новим джерелом Енергії – вивчається можливість використання дейтерію (D або 2H) як палива для керованого термоядерного синтезу.
В продовження теми, важливо зазначити, що існують також і інші види важкої води – Напівважка вода, Надважка і Важкокисневі ізотопні модифікації води, з якими ви можете ознайомитися самостійно або в наступних наших публікаціях.
Важка вода і життя
Важка вода, на відміну від H2O, пригнічує все живе. Часто її називають ” Мертвою водою. В її присутності всі біологічні процеси, як мінімум, сповільнюються. В тому числі, наприклад, сповільнюється або припиняється розмноження мікробів і бактерій. Як вже говорилося вище, «важка вода» міститься у всіх звичайних водах, з якими людина, вільно чи мимоволі, стикається в житті – в річкових водах, морських, озерних, ґрунтових, атмосферних опадах … Цікаво відзначити, що наприклад, дощ містить важкої води помітно більше ніж сніг.
Деякі дослідники вважають, що вживання надмірної кількості «важкої води» сприяє старінню, а регулярне перевищення норми призводить до важких захворювань. Тому контроль рівня «важких вод» є життєво важливим. Необхідно знати, що механічні фільтри очищають воду від «важкої води».
Це особливо важливо враховувати при використанні фільтрів зворотного осмосу і в першу чергу при опреснении морської води, оскільки рівень «важкої води» в морській воді, як правило, перевищує норму. Відомі випадки, коли цілі регіони стали жертвами «незнання» цього факту. Люди, які проживали в цих регіонах, регулярно використовували опріснену методом зворотного осмосу морську воду, внаслідок чого багато жителів захворіли важкими хворобами.
Один з методів зменшення концентрації важкої води у питній воді, ми розглядали в статті «Тала вода, приготування в домашніх умовах».
Розуміючи, що в природі немає нічого зайвого, можемо стверджувати, що важка вода вимагає від нас особливої адекватного ставлення, уваги і подальшого вивчення. Її потенціал, як говориться, у наявності і ймовірно буде реалізований в майбутньому і можливо в найближчому.
