Тяжелая вода By Tritium-oxide-2D.png: Benjah-bmm27 derivative work: Kronf (Tritium-oxide-2D.png) [Public domain], via Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ADeuterium-oxide-2D.PNG


В этом материале мы кратко расскажем про «Тяжелую воду», или как еще ее называют – оксид дейтерия. Этот вид воды был открыт в 1932 году известным ученым Гарольдом Юри.

Многие из нас слышали про существование «тяжелой воды», но мало кто знает, почему она называется тяжелой и то, что « тяжелая вода» присутствует в небольших количествах практически во всех обычных водах.

«Тяжелая вода» действительно является «тяжелой» по отношению к обычной воде, поскольку содержит вместо «легкого водорода» 1H тяжелый изотоп 2H или дейтерий (D), вследствие чего ее удельная масса на 10% больше чем у обычной. Химическая формула тяжелой воды – D2O или 2H2O (2H2O).

Предлагаю обратиться к первоисточникам и ознакомиться с точными формулировками «тяжелой воды», данными в словарях и справочниках.

Тяжелая вода

Тяжелая вода (Heavy water) оксид дейтерия, D2О — по сравнению с обычной имеет значительно лучшие ядерно-физические свойства. Она почти не поглощает тепловых нейтронов, поэтому является лучшим замедлителем. Применение тяжелой воды в качестве замедлителя позволяет использовать в качестве топлива природный уран; уменьшается первоначальная загрузка топлива и ежегодное его потребление. Однако стоимость тяжелой воды очень высока.

Термины атомной энергетики. – Концерн Росэнергоатом, 2010

ТЯЖЕЛАЯ вода – D2О, изотопная разновидность воды, в молекулах которой атомы водорода заменены атомами дейтерия. Плотность 1,104 г/см³ (3,98 .С), tпл 3,813 .С, tкип 101,43 .С. Соотношение в природных водах Н:D в среднем 6900:1. На организмы действует угнетающе, в больших дозах вызывает их гибель. Замедлитель нейтронов и теплоноситель в ядерных реакторах, изотопный индикатор, растворитель; используется для получения дейтерия. Существуют также сверхтяжелая вода Т2О (Т – тритий) и тяжелокислородная вода, молекулы которой вместо атомов 16О содержат атомы 17О и 18О.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

ТЯЖЕЛАЯ ВОДА (оксид дейтерия, D2O), вода, в которой атомы водорода замещены ДЕЙТЕРИЕМ (изотоп ВОДОРОДА с ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АТОМНОЙ МАССОЙ, примерно равной 2, в то время как у обычного водорода относительная атомная масса равна примерно 1. Встречается в малых концентрациях в воде, из которой ее получают ЭЛЕКТРОЛИЗОМ. Тяжелая вода используется как ЗАМЕДЛИТЕЛЬ в некоторых АТОМНЫХ РЕАКТОРАХ.

Научно-технический энциклопедический словарь

Свойства тяжелой воды

Свойства «тяжелой воды» во многом отличаются от свойств обычной H2O:

  • «Тяжелая вода» также как и H2O обычно не имеет ни запаха, ни цвета;
  • Образование льда из тяжелой воды происходит при температуре 3,813 °C (температура плавления);
  • Закипает тяжелая вода при температуре 101,43 °C (температура кипения);
  • Вязкость тяжелой воды на 20% выше вязкости обычной воды;
  • Молекулярная масса – 20,034;
  • Растворимость – мало растворима в диэтиловом эфире, смешивается с этанолом4
  • Плотность (ρ) – 1,1042 г/см3 при температуре 25°C;
  • Давление паров – 10 мм.рт.ст при температуре 13.1°C, и 100 мм.рт.ст. при температуре 54°C;
  • Показатель преломления (σ) – 1,32844 при температуре 20°C;
  • Стандартная энтальпия образования ΔH – 294,6 кДж/моль (ж) (при 298 К);
  • Стандартная энергия Гиббса G – 243,48 кДж/моль (ж) (при 298 К);
  • Стандартная энтропия образования S – 75,9 Дж/моль•K (ж) (при 298 К);
  • Стандартная мольная теплоёмкость Cp – 84,3 Дж/моль•K (жг) (при 298 К);
  • Энтальпия плавления ΔHпл – 5,301 кДж/моль;
  • Энтальпия кипения ΔHкип – 45,4 кДж/моль;
  • Критическое давление – 31,86 Мпа;
  • Критическая плотность -0,363 г/см3. [1]

Где применяется тяжелая вода

Интересным является тот факт, что ученые, открывшие тяжелую воду, отнеслись к ней как к научному казусу и не увидели больших возможностей в ее применении, впрочем, следует заметить, что такая ситуация, с научными открытиями, не является одиночной. И лишь спустя некоторое время, совершенно другими исследователями, был открыт ее научный и промышленный потенциал.

«Тяжелая вода» применяется:

  • В ядерных технологиях;
  • В ядерных реакторах, для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя;
  • В качестве изотопного индикатора в химии, физике, биологии и гидрологии;
  • Как детектор некоторых элементарных частиц;
  • Вполне вероятно, что в ближайшем будущем «тяжелая вода» станет новым источником Энергии – изучается возможность использования дейтерия (D или 2H) как топлива для управляемого термоядерного синтеза.

В продолжение темы, важно отметить, что существуют также и другие виды тяжелой воды – Полутяжелая вода, Сверхтяжелая и Тяжёлокислородные изотопные модификации воды, с которыми вы можете ознакомиться самостоятельно или в следующих наших публикациях.

Тяжелая вода и жизнь

Тяжелая вода, в отличие от H2O, угнетает все живое. Часто ее называют – Мертвой водой. В ее присутствии все биологические процессы, как минимум, замедляются. В том числе, например, замедляется или прекращается размножение микробов и бактерий. Как уже говорилось выше, «тяжелая вода» содержится во всех обычных водах, с которыми человек, вольно или невольно, соприкасается в жизни – в речных водах, морских, озерных, грунтовых, атмосферных осадках … Интересно отметить, что например, дождь содержит тяжелой воды заметно больше чем снег.

Автор Streng (собственная работа) [Public domain]_undefined_https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AHeavy-water-3D-vdW.svg Статья: Тяжелая вода

Некоторые исследователи полагают, что употребление избыточного количества «тяжелой воды» способствует старению, а регулярное превышение нормы приводит к тяжелым заболеваниям. Поэтому контроль уровня «тяжелых вод» является жизненно важным. Необходимо знать, что механические фильтры не очищают воду от  «тяжелой воды».

Это особо важно учитывать при использовании фильтров обратного осмоса и в первую очередь при опреснении морской воды, поскольку уровень «тяжелой воды» в морской воде, как правило, превышает норму. Известны случаи, когда целые регионы стали жертвами «незнания» этого факта. Люди, проживавшие в этих регионах, регулярно использовали опресненную методом обратного осмоса морскую воду, вследствие чего многие жители заболели тяжелыми болезнями.

Один из методов уменьшения концентрации тяжелой воды в питьевой воде, мы рассматривали в статье «Талая вода, приготовление в домашних условиях».

Понимая, что в природе нет ничего лишнего, можем утверждать, что тяжелая вода требует от нас особого адекватного отношения, внимания и дальнейшего изучения. Ее потенциал, как говорится, «налицо» и вероятно будет реализован в будущем и возможно в ближайшем.

[1] По материалам – О. В. Мосин «Все о дейтерии и тяжелой воде».


Тяжелая вода – ее свойства, жизнь и энергия будущего



5 Comments

  1. В моем представлении тяжелая вода всегда была радиоактивной и в общем бесполезной … ан нет :)

  2. По сказочной легенде “мертвая вода” заживляет раны … если тяжелая вода убивает микробы и бактерии, а это вероятно способствует заживлению ран … то возможно тяжелая вода действительно является прототипом мертвой воды …

  3. Термоядерный синтез, на данный момент времени это утопия … надо быть реалистами …

    1. Никто из “простых смертных” : ) не может владеть реальной информацией про ситуацию с термоядерным синтезом …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *