Тяжелая вода: свойства и применение

Мало кто знает, что воду подразделяют на простую и тяжелую. Последняя не имеет запаха, цвета или вкуса, поэтому ее трудно распознать. Главные отличия — это содержание изотопов вместо атомов водорода и, конечно же, свойства. Открыта тяжелая вода (оксид дейтерия) была Гарольдом Юри, имеет формулу 2Н2О. Сразу стоит сказать, что она слаботоксична и способна вызвать серьезные нарушения в организме. Например, у 25% животных провоцирует бесплодие (при повышенном содержании дейтерия возможна смерть), но для человека относительно безопасна.

Тяжелая вода

В 1931 году Гарольд Юри впервые обнаружил тяжелую воду, однако через год Гилберт Ньютон Льюис получил чистую тяжеловодородную воду. Именуют ее нередко окисью дейтерия, имеет формулу D20. Если сравнивать с водородом, то дейтерий в 2 раза тяжелее (молекулярная масса простой воды равняется 18 г/моль), и именно это объясняет почему же дейтериевую воду d2o называют тяжелой водой.

Сразу хочется развеять один из мифов. Многие уверены, что при длительном кипячении в воде повышается концентрация дейтерия и может привести к последствиям при употреблении. К счастью, это всего лишь миф, так как концентрация настолько мала, что не вредит человеку.

Если посмотреть на простую и тяжелую воду, то провести сравнение свойств на глаз легкой и тяжелой воды невозможно. Организм же человека явно ощущает разницу между двумя жидкостями. После употребления последней замедляется метаболизм, при накоплении дейтерия возможно торможение обменных процессов и развитие необратимых последствий. Одно из них — образование злокачественных опухолей. Легкая вода человеку необходима, ведь она питает клетки и обеспечивает им антиоксидантную защиту.

Даже с точки химического состава между двумя жидкостями практически нет разницы. Обе выделяют водород, одинаково разлагаются при электролизе и имеют один и тот же состав. Однако физические свойства кардинально отличаются: температура кипения и замерзания, упругость пара, плотность, время разложения при электролизе — все это отличает тяжелую воду от простой.

Свойства тяжелой воды

Ученые множество лет изучали данный вопрос и выявили: легкая кардинально отличается от свойств тяжелой воды. Практически все из них утверждают, что такая жидкость непригодна для живых организмов. Рыбы, черви, микробы в ней не смогут жить, а животные погибнут после употребления. Кроме того, даже аэробные растения не могут выживать в ней. Основные свойства:

  • не имеет запаха, вкуса или цвета;
  • кристаллизация тяжелых вод происходит при температуре 3,813°C;
  • закипает при температуре 101, 43 °C;
  • обладает вязкостью на 20% больше, чем питьевая Н2О;
  • имеет молекулярную массу в 20,034 г/моль;
  • отличается плотностью в 1,1042 грамм на кубический сантиметр (при температуре 25°C);
  • имеет определенное давление паров: 10 мм ртутного столба при 13 градусах и 100 мм при 54 градусах.

Растворить соли в ней гораздо труднее, чем в питьевой жидкости. Кроме того, жесткая вода не способна поглощать нейтроны. Существовать могут в ней только водоросли и бактерии. Для человека сверхтяжелая водав минимальных объемах практически безопасна и быстро выводится из организма, плюс ко всему она содержится в обычной в небольшой концентрации.

Где применяется тяжелая вода

Довольно долго после открытия было непонятно куда и как можно применять тяжелую воду. Несколько десятилетий исследований все-таки привели к тому, что D20 стали использовать в промышленных и научных целях. Список огромен, но самыми основными считают следующие сферы:

  • ядерная энергетика, медицина, оружие;
  • другие направления ядерных технологий, где необходимо торможение нейтронов;
  • наука (физика, химия, гидрология, биология);
  • детектор частиц.

Например, тяжелая вода предотвращает размножение грибов и бактерий, что необходимо в медицине. Увеличение концентрации дейтерия до 50% приведет к антимутагенным свойствам, а это ускоряет половое созревание у человека и рост биологической массы.

Многолетние исследования и опыты на мышах с раковыми опухолями привели к следующему результату. Болезнь действительно отступала после применения жесткой воды, однако подопытный умирал. Употребление жидкости животными приводит к разрушению органов мочеполовой системы и нарушению обмена веществ. Если дозировка дейтерия превышает норму в несколько раз, то организм погибает. Нередко жесткую воду называют мертвой ведь она тормозит все биологические процессы.

Есть и положительная сторона применения тяжелой воды. Небольшой объем (до 20-25%) увеличивает вес животных и улучшает приплод, например, куры начинают нести больше яиц. Человек сталкивается с мертвой водой, как минимум, несколько раз в год. Реки, моря, озера, осадки — все это содержит определенное количество дейтерия. Удивительный факт: в дожде сверхтяжелая вода содержитсяв более высокой концентрации, чем в снегу.

Необходимо различать и контролировать жесткость воды, иначе не избежать последствий. Превышение концентрации приводит к преждевременному старению (это касается не только красоты, но и всего организма в целом) и даже развитию онкологических заболеваний. Как правило, это касается регионов, где используются для очистки фильтры обратного осмоса или опреснение морской воды. Иногда процент заболеваемости в таких местах превышает показатели ближайших регионов.

Пока науке не до конца понятно, стоит ли окончательно избавляться от дейтерия и как это вообще сделать. Не исключено, что жидкость в скором времени будут использовать в виде нового источника энергии. К удивлению, многих, есть не только простая и тяжелая вода. Ученые выделяют полутяжелую и сверхтяжелую жидкости, а также различные модификации изотопов.

Тяжелая вода была открыта почти 90 лет назад. Все это время ученые продолжают изучать ее и искать ответы на многие вопросы, касающиеся свойств, сферы применения и опасности жидкости. Точно можно сказать, что она отличается от обычной несколькими характеристиками, но при этом ее невозможно отличить по вкусу или запаху.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector