Важка вода, її отримання та властивості

У далекому минулому людина не замислювався над тим, що являє собою вода і яке її походження. Існувала думка, що це елемент, але тепер відомо, що вона є хімічною сполукою.

У 1932 р увесь світ облетіла новина, що на планеті Земля крім простої є і важка вода. Зараз вже відомо, що може бути 135 її ізотопних різновидів.

Склад

Важка вода, яка ще називається оксидом дейтерію, за хімічним складом не відрізняється від простої звичайної, але замість атомів водню, що містяться у воді, в ній присутні 2 важких ізотопу водню, так званого дейтерію. Важка вода має формулу 2H2O або D2O. Зовні немає відмінностей між важкою і простий рідиною, але за своїми властивостями вони відрізняються.

Хімічні реакції у важкій воді протікає слабкіше, ніж у звичайній.

Важка вода Слаботоксичні. Наукові експерименти показали, що заміщення атомів легкого водню дейтерієм на 25%, викликає безпліддя у тварин. Якщо ще більше збільшити його вміст у воді, тварина гине. Однак ряд організмів виживає при 70% дейтерію (Інфузорія туфелька). Людина без наслідків для здоров'я може випити близько склянки такої рідини. При цьому дейтерій виводиться з організму протягом декількох днів.

Важка вода має властивість накопичуватися в залишку електроліту, якщо проводиться багаторазовий електроліз води. Вона поглинає пари простий рідини на відкритому повітрі, тобто вона гігроскопічна.

Одним з найбільш важливих властивостей даного типу води є те, що вона майже не поглинає нейтрони, а це дозволяє її застосовувати в ядерних реакторах для процесу гальмування нейтронів, а в хімії її використовують як ізотопний індикатор.

Важка вода, отримання

У 1933-1946 роках єдиним методом збагачення був електроліз. Уже пізніше з'явилися більш прогресивні технології. Сучасним масовим виробництвом у вхідному потоці використовується рідина, дистильована з електроліту, з вмістом у ній важкої води 0,1-0,2%.

Перша стадія концентрування застосовує двухтемпературной противоточную сірководневу технологію ізотопного обміну, концентрація на виході важкої води становить 5-10%. Друга стадія - каскадний електроліз лужного розчину при нульовій температурі, вихідна концентрація - 99,75-99,995%.

Російськими вченими були розроблені оригінальні технології для виробництва та очищення важкої води. У 1995 установка, що володіє високою ефективністю, була введена в промислову експлуатацію. Виробництво повністю забезпечує потребу підприємств важкої водою в будь-якому обсязі, а також дозволяє експортувати її за кордон.

Застосування

Важка вода використовується в різних біологічних і хімічних процесах. Вченими було визначено, що така рідина перешкоджає розвитку бактерій, грибів, водоростей, а якщо в ній міститься 50% дейтерію, то набуває антимутагенні властивості, сприяє зростанню біологічної маси та прискорення статевого дозрівання у людей.

Європейські вчені проводили досліди на мишах із злоякісною пухлиною. Важка вода погубила і хвороба, і її носіїв. Було встановлено, що така вода погано діє на рослини і тварин. У піддослідних, яких поїли важкою водою, руйнувалися нирки і засмучувався обмін речовин. При високих дозах води тварини гинули. При невеликому обсязі (до 25%), тварини набирали вагу і приносили хороший приплід, а у курей збільшувалася несучість.

Питання про те, що станеться, якщо зовсім позбутися дейтерію, поки залишається відкритим.

Порівняння властивостей легкої та важкої води

Відповідь на питання про відмінність між природною легкої та важкої рідиною залежить від того, кому він був заданий.

За хімічними властивостями між ними немає практично ніякої різниці. У кожній з них натрій однаково виділяє водень, при електролізі і та, і інша вода однаково розкладається, їх хімічні властивості теж збігаються, тому що у них однаковий склад.

Фізичні властивості цих рідин різні: температура кипіння і замерзання у них неоднакова, також у них різна щільність і пружність пара. Важка і легка вода розкладаються при електролізі з різною швидкістю.

З біологічної точки зору - питання досить складне, тут ще потрібно попрацювати.