Что такое тяжелая вода и можно ли ее пить (4 фото)

Тем, чьи знания по химии ограничиваются объемом школьной программы, может казаться, что вода состоит только из монооксида водорода и имеет всем известную формулу H2O. Это так, но кроме него в состав могут входить изотопы Н: протий, дейтерий и тритий.

Тритий нестабилен, поэтому практически отсутствует в воде. При этом существующий сверхтяжелый водород распадается на гелий, излучая электрон и антинейтрино. Выделение значительного числа электронов может вызвать свечение люминофора вроде того, как светятся небольшие тритиевые брелки, в которых запечатан изотоп.

Что такое тяжелая вода и можно ли ее пить (4 фото)
Формула простой и тяжелой воды

Дейтерий стабилен, довольно часто встречается в природе и содержится в воде, в том числе в тканях человека. Концентрация вещества мала, составляет 0,0156 %. Несмотря на это, его содержание в воде увеличивает плотность жидкости, тем самым делает воду тяжелой. В лабораториях такую воду получают путем электролиза и дистилляции, что ресурсозатратно и дорого. В больших масштабах получение D2O возможно методом Гербера, основанном на изотопном обмене.

Сходства и отличия обычной и обогащенной дейтерием воды

  1. По цвету тяжелая вода не отличается от обычной.
  2. По вкусу D2O сладковатая в отличие от обычной безвкусной.
  3. Ее плотность почти на 11 % выше плотности H2O, что делает ее более вязкой.
  4. D2O имеет большую температуру плавления и кипения.

Химические свойства дейтерия

Дейтерий — легкий газ, он легче воздуха. D2 отлично горит, температура короны исходящего пламени составляет 1 600 °С, поэтому огонь способен плавить стекло. Термические реакции с дейтерием не проводятся, так как в современных условиях важны более энергообъемные ядерные реакции, на которые элемент без сомнения способен.

Что такое тяжелая вода и можно ли ее пить (4 фото)
Из-за большой плотности D2O лед из нее тонет в обычной воде, что не наблюдается в случае с H2O

При реакции между атомами дейтерия образуется He3. Это фундаментальная реакция, так как по такому же принципу зажигаются протозвезды в процессе формирования, еще до выхода из стадии коррекционного диска. Ей же живут коричневые карлики. Именно на основе дейтерия в США создали первую атомную бомбу.

Можно ли пить тяжелую воду

Воду с химической формулой D2O можно пить при необходимости, так как она токсична в малой степени и через несколько дней весь дейтерий будет выведен из организма. В рамках опытов было выяснено, что первые 100-200 г могут вызвать вестибулярные нарушения.

Но если пить тяжелую воду несколько месяцев, то последствия могут быть плачевными. Замещение 25% водорода дейтерием у млекопитающих может привести к стерильности воды в тканях, что впоследствии приведет к минимальному энергообмену и смерти и часто это необратимо. При восстановлении функций жидкости последствиями может стать бесплодие. При концентрации H2O и D2O в пропорциях 1:1 организм млекопитающего, в том числе человека, погибает.

Рыбы и беспозвоночные могут существовать при содержании в организме 90% дейтерийсодержащей воды, простейшие с гетеротрофным типом питания — при 70%. Некоторые бактерии и водоросли способны существовать и размножаться в D2O.

Интересные факты о применении тяжелой воды

Во время Второй мировой войны большая часть трудов физиков-атомщиков уходила на создание ядерного оружия. В Германии его решили создавать из плутония.

Что такое тяжелая вода и можно ли ее пить (4 фото)

Но чтобы получить этот изотоп, необходимо было облучать уран, а полученные нейтроны значительно замедлять. В качестве замедлителя подходил графит и тяжелая вода, но ни того, ни другого у немцев не было. Тогда они приняли решение построить в оккупированной Норвегии электролизную электростанцию. Груз с тяжелой водой они так и не получили, в 1943 г. паром затонул.

Реакторы на тяжелой воде нашли дальнейшее применение, так как в них можно использовать природный, а не обогащенный уран, хотя над получением воды тоже необходимо потрудиться. Сегодня несколько канадских реакторов продолжают работать на тяжелой воде.