Daudzi cilvēki domā, kas tieši vidē ir vieglāks: ūdens vai ledus? Galu galā ledus ir sasalis ūdens, un, ja paskatās no cita skatu punkta, šķidrums ir izkausētas ledus masas. Mūsu pasaulē visu var apgriezt kājām gaisā un pasniegt tā, lai jebkurš process noritētu abos virzienos. Bet, turpinot sarunu par gravitāciju un līdz ar to arī blīvumu, nav iespējams neievērot, ka tas lielu daļu no sava zemā svara ir parādā parastajam gaisam.

Ledus noslēpumi

Šeit nav jāmin: iemesls slēpjas mazajos dobumos, kas parādās, kad ūdens sasalst. Šie dobumi ir piepildīti ar parasto gaisu, un tas samazina ledus svaru. Ļoti noderīga parādība, bet ne tikai tāpēc ledus slāņi ir gaišāki. Pirms neilga laika mēs runājām par to, kā augstākais ūdens blīvums normālos apstākļos tiek sasniegts 4 grādu temperatūrā pēc Celsija. Tas nozīmē, ka nulles ūdens temperatūra nodrošina mazāku blīvumu, tas ir, lielāku tilpumu. Šī iemesla dēļ (tā kā ledus nevar veidoties temperatūrā, kas ir augstāka par 0), ledus gabali peld.

Viss interesantais ir vienkāršs

Kā jūs varat pastāstīt mums vairāk par šo interesanto parādību? Tātad, iedomāsimies procesu, kas notiek ūdenī. Šo procesu sauc par konvekciju: enerģijas apmaiņa caur plūsmām. Pat stāvošā ūdenī ir straumes un straumes, no tām nevar izbēgt, un pat mūsdienu zinātnieki joprojām nav spējuši saprast, kas īsti slēpjas aiz ūdens kustības būtības. Tāpēc enerģijas apmaiņa notiek nepārtraukti. Ja notiek enerģijas apmaiņa, tad mainās arī temperatūra. Tam pievienojot blīvuma izmaiņas, mēs iegūstam, ka ūdens, kuram ir lielāks blīvums, nogrimst apakšā. Bet viņa nevar nosalt, jo viņai ir pārāk silts tam.

Tādējādi atbrīvotajā telpā pārvietojas mazāk blīvs, tas ir, tas, kas jau ir izturējis +4 grādu punktu un tuvojas nullei. Šim ūdenim ir visas iespējas sasalst. Tātad, galvenie raksturlielumi, kas parāda un pierāda, ka ūdens ir blīvāks un smagāks, bet ledus ir vieglāks. Pirmkārt, tā ir gaisa burbuļu vai jebkuras gāzes klātbūtne (galu galā var sasalt gan gaiss, gan atsevišķa gāze). Otrkārt, zems blīvums un, kā rezultātā, lielāks apjoms. Tas viss kopā dod tikai nedaudz zemāku blīvumu.

Un, ja ledus masa ir vieglāka par tādu pašu ūdens tilpumu, tad tas nav daudz. Iedomājieties atšķirību tikai par desmit procentiem. Ledus gabalā var būt milzīgs skaits dobumu, taču to kopējais tilpums būs ļoti mazs. Varat iedomāties, ja aisbergs peld pa ūdeni, tad 90% no kopējās aisberga masas slēpjas zem ūdens malas. Neticami apjomi un svari, kas dažkārt šķiet vienkārši fantastiski. Un tomēr šie objekti peld.

Kad ūdenī ir sāls

Tas viss attiecas uz saldūdeni. Ko mēs varam teikt par sāļu? Viņa . Parasti tie norāda kaut ko no -3,2 līdz -3,5 grādiem. Izrādās, ka šajā gadījumā, kad sāls dēļ tas kļūst lielāks, un, sasalstot, ledus masas daļēji atgrūž sāli gandrīz molekulārā līmenī, blīvumu atšķirība kļūst daudz būtiskāka. Un tas vairs nav desmit procenti, bet sasniedz gandrīz divdesmit. Tas ir, ja ņemat to pašu aisbergu, tad 20% no tā masas būs virs ūdens un 80% zem ūdens.

Tā kā daudz kas ir atkarīgs no ūdens sastāva, ne vienmēr ir iespējams ātri un objektīvi pateikt, cik ledus tilpums ir vieglāks. Taču pat bez rūpīgas izpētes varam droši apgalvot, ka mitrums vienmēr ir smagāks, pretējā gadījumā Arktikā mūsdienās bieži vien būtu sastopami zemūdens aisbergi.

un kā tas atšķiras no gaismas.

Daudzi ir dzirdējuši par noteikta “smagā ūdens” esamību, taču tikai daži zina, kāpēc to sauc par smago un kur atrodas šī pasakainā viela. Šī materiāla mērķis ir noskaidrot situāciju, un Arī paskaidrojiet, ka tas nekas bīstami un pasakains smagā ūdenī Nē , un ka tas ir nelielos daudzumos gandrīz visos parastajos ūdeņos, tostarp tajos, ko mēs dzeram katru dienu.

“Smagais ūdens” patiešām ir smags attiecībā pret parasto ūdeni. Nav daudz, apmēram desmitā daļa no svara, bet ar to pietiek, lai mainītu šī ūdens īpašības. Un tā “smagums” slēpjas apstāklī, ka “vieglā ūdeņraža” jeb protija 1H vietā šī ūdens molekulas satur smago izotopu.ūdeņradis 2H jeb deitērijs (D), kura kodolā papildus protonam ir arī viens neitrons. No ķīmijas viedokļa smagā ūdens formula ir tāda pati kā vienkāršam ūdenim H2O, taču fiziķi ir veikuši korekcijas, un tāpēc formulu parasti raksta kā D2O vai 2H2O. Ir vēl viena smagā ūdens versija vai arī to sauc arī par "supersmago" ūdeni - T2O ir tritija oksīds, ūdeņraža izotops ardivi neitroni kodolā (un kopā ir trīs nukleoni, tātad “tritijs”). Bet trīs T viņš ir radioaktīvs, un militārais izmantot to kā izejvielu ūdeņraža bumbām(un attiecīgi, noslēpums viss, kas ar to saistīts - katram gadījumam), tāpēc par supersmago ūdeni šajā materiālā nerunāsim.

Kāpēc smagais ūdens ir tik vērtīgs, ka to ne tikai atdala no vienkārša ūdens (un tas, ticiet man, ir liela lieta), bet arī tiek nēsāts līdzi kā maiss?

Un visa būtība ir papildu neitronos, kas piesaistīti protium kodoliem. Ja apsvērt nevis ūdens molekula kopumā, bet ūdeņraža atomi atsevišķi , izrādās, ka tie kļuvuši divreiz smagāki! Nevis par desmito daļu, bet par diviem! Tas ir, " tie kļuva biezāki, tvairāk iemācījies. Un tā kā viņi ir resnāki, tad, tāpat kā visi pārējie, kam ir aptaukošanās, viņi nevēlas daudz kustēties. Viņi ir “slinki”, nav īpaši aktīvi, salīdzinot ar protiju, un tieši šis tie izskaidro visas vieglā un smagā ūdens īpašību atšķirības.

Vispirms sniegsim šo īpašumu sarakstu.

Smags ūdens nav smaržas vai krāsas;pēc šī parametraviegls un smagais ūdens nevar atšķirt.

Tā kušanas temperatūra ir augstāka, smagais ūdens ledus sāk veidoties jau 3,813 °C temperatūrā

Vāra bet viņa ir ar vairāk paaugstināta temperatūra - 101,43 °C

Smagā ūdens viskozitāte ir par 20% augstāka nekā parasta ūdens viskozitāte

Blīvums - 1, 1042 g/cm3 25°C temperatūrā, kas arī nav daudz, bet augstāks par parastā ūdens blīvumu.

Tas ir, tos var atšķirt pat primitīvā, ikdienas līmenī. Bet smagajam ūdenim ir arī īpašības, kuras ir grūti noteikt “mājās virtuvē”. Piemēram:

Smagais ūdens, atšķirībā no vieglā ūdens, ļoti slikti absorbē neitronus. Un tāpēc tas ir ideāls palēninātājs kodolreakcijas uz lēniem, “termiskiem” neitroniem.

Tam ir arī citas specifiskas īpašības, taču tās pārsniedz kopējās uztveres robežas un interesē galvenokārt šauru speciālistu loku, tāpēc arī par tiem nerunāsim.

Labi, kur tas atrodas, šis "smagais ūdens"? Kur ir šis maģiskais avots ar vērtīgu saturu? Vērtīgi, jo kilograms smagā ūdens maksā vairāk nekā tūkstoti eiro.

Bet nav burvju avota! Tas atrodas... Visur.

Vidēji smago un parasto ūdens molekulu attiecība dabā ir 1:5500. Tomēr šī vērtība ir "slimnīcas vidējais rādītājs"; jūras ūdenī smago izotopu saturs ir lielāks, upju un lietus ūdenī manāmi mazāks. (1:3000-3500 pret 1:7000-7500). Pastāv arī liela koncentrācijas atšķirība atkarībā no reģiona un apvidus. Ir arī atsevišķi avoti (atsevišķi apgabali), kur smagā ūdens koncentrācija ir ārpus skalas un ir salīdzināma ar parastā ūdens koncentrāciju. protium , bet tie ir izņēmuma gadījumi.

No vienas puses, smagā ūdens izplatība ir laba lieta. To var atrast burtiski visur, jebkurā glāzē. No otras puses, zemā koncentrācija ir ļoti neveicina izolējot to tīrā veidā, atsevišķi no protium . Līdz ar to augstās izmaksas par tā iegūšanu.

Interesanti, bet patiesi: zinātnieki, kas atklāja smago ūdeni, to uzskatīja par zinātnisku incidentu, kaut kas nenozīmīgs, nejaušs un izklaidējošs. NMēs neredzējām lielu potenciālu tā izmantošanā(cita starpā, būsim objektīvi, tāda situācija ar zinātniskiem atklājumiem ik uz soļa). Un tikai pēc kāda laika tika atklāti pavisam citi pētnieki, tā zinātniskais un rūpnieciskais potenciāls.

"Smagais ūdens" tiek izmantots:

Kodoltehnoloģijā;

Kodolreaktoros, neitronu bremzēšanai un kā dzesēšanas šķidrums;

Kā izotopu marķieris ķīmijā, fizikā, bioloģijā un hidroloģijā;

Kā dažu elementārdaļiņu detektors;

Visticamāk, ka iekšparedzamā nākotnēkļūs smags ūdens bezgalīgs enerģijas avots - zinātnieki nopietni domā par to, kā izmantot deitērijs th kā ​​degvielukontrolēta kodoltermiskā kodolsintēze.Bet tas joprojām ir fantāzijas jomā, lai gan panākumi ir gūti dots lauks ir nenoliedzams.

Ķīmiķus interesē smagais ūdens, joNo tā iegūto deitēriju viegli noteikt ar vienkāršām laboratorijas metodēm. Un, ja jūs ar tās palīdzību sintezējat noteiktās vielas, pilnībā aizstājot protiju ar deitēriju un apvienojat tās ar citām, “parastām” vielām, varat izsekot, kurš ūdeņraža atomsreakcijas laikāiekļuva vienas un citas molekulas sastāvā. Tas ir, ar deitērija palīdzību ķīmiķi “marķē” molekulas un redz, kā notiek konkrētas reakcijas mehānisms. Un ticiet man, šo metodi ir vērts saukt par revolucionāru - savulaik tā pārvērta daudzu teorētiķu zināšanas, kuri zināja, "kā tam vajadzētu būt", liekot viņiem atkal un atkal pārskatīt dabas likumus, atrodot jaunus un jaunus cēloņsakarības faktorus.izmeklēšanas savienojumi, veido jaunas hipotēzes un teorijas, kas, protams, ievērojami uzlaboja ķīmiju kā zinātni.

Vienkāršam cilvēkam, kurš ir tālu no teorētiskās ķīmijas, interesantāk ir tas, kā smagais ūdens ietekmē cilvēkus un bioloģiskās sistēmas kopumā? Un tā ir ļoti pareiza interese. Jo smagais ūdens ir INDE dzīviem organismiem!

Smags ūdens, atšķirībā no viegls, nomāc vitālo procesus visos līmeņos. Biologi to sauc par "mirušo ūdeni" . Viņas klātbūtnētiek kavētas ķīmiskās reakcijas unbioloģiskie procesi… UZ vismaz viņi palēninās. Tostarp, piemēram, mikrobu un baktēriju vairošanās palēninās un apstājas.

Eksperimenti ar zīdītājiem ir parādījuši, ka 25% ūdeņraža aizstāšana audos ar deitēriju noved pie sterilitātes, kas izraisa ātru dzīvnieka nāvi. N daži mikroorganismi spēj dzīvot 70% smagajā ūdenī (vienšūņi) un pat tīrā smagajā ūdenī (baktērijas), Bet tie ir izņēmumi. Cilvēks var izdzert glāzi smagā ūdens bez redzama kaitējuma veselībai, pēc dažām dienām no organisma tiks izvadīts viss deitērijs, bet ar pastāvīgu ilgstošu iedarbību sākas ūdens aizstāšana audos, pēc tam parādās negatīvas sekas.

Kā eksperimentu zinātnieki mēģināja barot peles ar ļaundabīgiem audzējiem smagu ūdeni. Nu atceries pasaku par dzīvu th un miris ūdens, kur mirušie dziedē brūces? Un viņiem tas izdevās – ūdens izrādījās patiesi miris, iznīcināja audzējus! Tiesa, kopā ar pelēm. Smagais ūdens arī darbojasjūtas negatīvi par augi. Eksperimentālajiem suņiem, žurkām un pelēm tika dots ūdens, kura trešdaļa tika aizstāta ar smago ūdeni, h pēc neilga laikaviņiem irsākās vielmaiņas traucējumi, nieres tika iznīcinātas. Palielinoties smagā ūdens īpatsvaram, dzīvnieki gāja bojā.

Bet ir arī aizmugurējā puse medaļas: n apgrozījums, samazinājums deitērija saturs ūdenī, kas tika dots dzīvniekiem par 25% zem normas, labvēlīgi ietekmēja to attīstību: cūkām, žurkām un pelēm piedzima pēcnācēji, kas bija daudzkārt kuplāki un lielāki nekā parasti, un olu ražošana cāļu izmērs dubultojās.Tas ir, papildus “mirušajam ūdenim” zinātnieki atklāja arī “dzīvo” ūdeni, un bērnu pasaka kļuva par realitāti.

Kā izvairīties no saskares ar “mirušo” ūdeni un palielināt “dzīvā” ūdens izmantošanu? Visticamāk ne. Abi tiks ražoti rūpnieciskā mērogā un maksās trakas naudas summas. Taču ikdienā mēs, lai arī nedaudz, varam ietekmēt izmantojamā ūdens kvalitāti, piemēram, lietus ūdens satur ievērojami vairāk smagā ūdens nekā sniegs. Tātad "mistiskā “Eksperimentos ar kausētu ūdeni un tā ietekmi uz organismu nav tik daudz mistikas. Tajā ir arī lielāks smagā ūdens satursjūrā, un atsāļošanas procesā ar reverso osmozi tas tikai uzkrājas, kas jāņem vērā, projektējot atsāļošanas iekārtas. Ir gadījumi, kad veseli reģioni kļuva par šī fakta nezināšanas upuriem. Šajos reģionos dzīvojošie regulāri lietoja atsāļotu jūras ūdeni ar augstu deitērija saturu, kā rezultātā daudzi iedzīvotāji saslima ar smagām slimībām.

Tomēr dabā nav nekā lieka,un jums nevajadzētu tik atturēties no smaga ūdens, apzīmējot viņu ar indi vai nosaucot viņu par “bezjēdzīgu”. Viņa prasa no mums īpašu adekvātu attieksmi, uzmanību unturpmāka izpēte, un tas daudz neatšķiras no lielā daudzumavielas , kas prasa ne mazāku uzmanību. Ķīmija ir zinātne, tāpēc jautājumam ir jāpieiet ar visu tā iespēju arsenālu.

Ar ūdeni pildīto burku liek katliņā, kas piepildīts ar apmēram piecus centimetrus verdoša ūdens, un uz lēnas uguns turi vārīties. Ūdens no burkas sāks plūst pāri. Tas notiek tāpēc, ka, kad ūdens uzsilst, tāpat kā citi šķidrumi, tas sāk aizņemt vairāk vietas. atgrūž viens otru ar lielāka intensitāte un tas noved pie ūdens daudzuma palielināšanās.

2. Kad ūdens atdziest, tas saraujas

Ļaujiet ūdenim burkā atdzist istabas temperatūrā vai pievienojiet jaunu ūdeni un ievietojiet to ledusskapī. Pēc kāda laika atklāsiet, ka iepriekš pilnā burka vairs nav pilna. Atdzesējot līdz 3,89 grādiem pēc Celsija, ūdens tilpums samazinās, temperatūrai pazeminoties. Iemesls tam bija molekulu kustības ātruma samazināšanās un to tuvošanās viena otrai dzesēšanas ietekmē.

Šķiet, ka viss ir ļoti vienkārši: ko aukstāks ūdens, jo mazāk tas aizņem skaļumu, bet...

3. ...ūdens tilpums atkal palielinās, kad tas sasalst

Piepildiet burku ar ūdeni līdz malām un pārklājiet ar kartona gabalu. Ievietojiet to saldētavā un pagaidiet, līdz tas sasalst. Jūs redzēsit, ka kartona “vāciņš” ir izstumts. Temperatūrā no 3,89 līdz 0 grādiem pēc Celsija, tas ir, tuvojoties sasalšanas punktam, ūdens atkal sāk izplesties. Tā ir viena no nedaudzajām zināmajām vielām ar šo īpašību.

Ja izmantosiet ciešu vāku, ledus burku vienkārši sasitīs. Vai esat kādreiz dzirdējuši, ka ledus var pārraut pat ūdensvadus?

4. Ledus ir vieglāks par ūdeni

Ievietojiet pāris ledus gabaliņus glāzē ūdens. Ledus peldēs uz virsmas. Kad ūdens sasalst, tā apjoms palielinās. Un rezultātā ledus ir vieglāks par ūdeni: tā tilpums ir aptuveni 91% no atbilstošā ūdens tilpuma.

Šī ūdens īpašība dabā pastāv kāda iemesla dēļ. Tam ir ļoti konkrēts mērķis. Saka, ka ziemā upes aizsalst. Bet patiesībā tas nav pilnīgi taisnība. Parasti sasalst tikai neliels virsējais slānis. Šī ledus sega negrimst, jo ir vieglāka par šķidru ūdeni. Tas palēnina ūdens sasalšanu upes dziļumā un kalpo kā sava veida sega, aizsargājot zivis un citu upju un ezeru dzīvi no smagas ziemas sals. Studējot fiziku, tu sāc saprast, ka dabā daudzas lietas ir sakārtotas lietderīgi.

5. Krāna ūdens satur minerālvielas

Ielejiet 5 ēdamkarotes parastā krāna ūdens nelielā stikla bļodā. Kad ūdens iztvaiko, uz bļodas paliks balta apmale. Šo apmali veido minerāli, kas tika izšķīdināti ūdenī, ejot cauri augsnes slāņiem.

Paskatieties savā tējkannā, un jūs redzēsit minerālu nogulsnes. Tāds pats pārklājums veidojas uz kanalizācijas atveres vannā.

Mēģiniet iztvaikot lietus ūdeni, lai pats pārbaudītu, vai tas satur minerālvielas.

Ja jūs apvienojat ūdeni ar citiem šķidrumiem, iespējams, ka ūdens nesajaucas ar dažiem šķidrumiem. Pateicoties šīm vielu īpašībām, jūs varat izveidot skaistāko.

Smagajam ūdenim ir tāda pati formula kā parastajam ūdenim, bet ūdeņraža atomu vietā tas satur izotopus, ko sauc par deitēriju. Manā veidā izskats tas neatšķiras no krāna ūdens un ir bezkrāsains, bez smaržas un garšas šķidrums.

Kas ir smagais ūdens, Harolds K. Urijs pirmo reizi paskaidroja tālajā 1931. gadā. Un divus gadus vēlāk Gilberts Ņūtons Lūiss pirmo reizi ieguva tīru smago ūdeņraža ūdeni. Tās otrais nosaukums ir deitērija oksīds. Smagā ūdens formula ir D2O. Tas sastāv no skābekļa un ūdeņraža atomiem, kas tajā atrodas deitērija formā. Salīdzinot ar ūdeņradi, deitērijs ir aptuveni divas reizes smagāks. Tāpēc parastā ūdens molekulmasa ir 18 g/mol, bet smagā ūdens svars ir aptuveni 20.

Pastāv mīts, ka dabīgā ūdens ilgstoša vārīšana izraisa smagā ūdens koncentrācijas palielināšanos, kas var negatīvi ietekmēt cilvēka veselību. Tomēr tas ir tālu no patiesības: patiesībā šī koncentrācija ir niecīga. Turklāt ir pierādīts, ka smagais ūdens nav indīgs. To uzskata par nedaudz toksisku. Savā vidē ķīmisko reakciju ilgums, salīdzinot ar tīru ūdeni, ir samazināts.

Pamatīpašības

Zinātnieki jau sen ir izrādījuši pastiprinātu interesi par smago ūdeni. Galu galā uzreiz pēc tā saņemšanas kļuva skaidrs, ka tas ir apveltīts ar īpašām īpašībām, kas atšķiras no parastā ūdens. Smagais ūdens ir šķidrums, kas ir absolūti nepiemērots mikrobu, zivju vai tārpu attīstībai un dzīvībai tajā. Tas ir kontrindicēts lietošanai pārtikā dzīvniekiem, jo ​​pēc slāpju remdēšanas viņi vienkārši mirs.

Aerobie augi ar tās palīdzību nespēj stimulēt savu vitālo darbību. Tomēr aļģes un baktērijas labi attīstās smagā ūdenī. Pētot smagā ūdens īpašības, zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka tas ir svarīgs ne tikai kā laboratorijas sastāvdaļa. Izrādījās, ka tā ir daļa no parastā ūdens. Tiesa, smagā ūdens saturam tajā ir ļoti zema koncentrācija.

Smagā ūdens fizikālās īpašības būtiski atšķiras no parastā ūdens. Piemēram, tas vārās t101,4 °C un sasalst pie 3,81 °C. Tā blīvums (ρ) ir 1,1 g/cm3 pie t25 °C. Tā viskozitāte ir par 20% augstāka nekā dzeramais ūdens. Gandrīz visi sāļi tajā šķīst daudz sliktāk nekā citos ūdeņos. Svarīga smagā ūdens īpašība ir tā nespēja absorbēt neitronus.

Smagā ūdens pielietošana

Zinātnieki, kas atklāja smago ūdeni – D2O – ilgi nesaprata, kādu labumu tas varētu dot. Un tikai pēc noteikta laika citi pētnieki atklāja tā rūpnieciskās un zinātniskās iespējas. Mūsdienās to aktīvi izmanto:

• kodoltehnoloģijās;
• kodolreaktoru darbībā, kur tos izmanto neitronu palēnināšanai. To izmanto arī kā dzesēšanas šķidrumu;
• kā izotopu indikators fizikā, ķīmijā, hidroloģijā, bioloģijā;
• kā noteiktu elementārdaļiņu detektors.

Tā kā šobrīd aktīvi tiek pētīta iespēja izmantot deitēriju kā degvielu kontrolētā kodolsintēzē, iespējams, ka ļoti drīz kā jauns enerģijas avots tiks izmantots smagais ūdens. Ir vērts atzīmēt, ka papildus smagajam ūdenim ir arī pussmags un supersmags ūdens, kā arī dažas izotopu modifikācijas.

Atšķirības starp vieglo un smago ūdeni

Vizuāls vieglā un smagā ūdens salīdzinājums ļaus pārliecināties, ka atbilstoši jūsu ārējās pazīmes viņi neatšķiras. Atšķirību var sajust cilvēka ķermenis. Ar smagā ūdens palīdzību visas reakcijas palēninās, un ar deitērija uzkrāšanos organismā tiek kavēti visi vielmaiņas procesi. Rezultātā neatgriezeniski ar vecumu saistītas izmaiņas paātrināt, kas izraisa daudzu slimību, tostarp vēža, attīstību.

Bet vieglais ūdens, kuram ir atjaunota struktūra, ir fizioloģiski ļoti vērtīgs šķidrums, jo:

• nogādā šūnās cilvēka ķermenis enerģijas uzkrāšana, izmantojot negatīvu oksidācijas potenciālu;
• atšķiras ar nedaudz sārmainu pH, kas atbilst intracelulāram un starpšūnu šķidrumam;
• labvēlīgi ietekmē vielmaiņu, jo samazinās virsmas spraigums;
• nodrošina antioksidantu aizsardzību šūnām.

Smags ūdens cilvēka dzīvē

Ļoti bieži smago ūdeni, kas nomāc visu dzīvo, sauc par mirušu. Tas ir sastopams gandrīz visos ūdeņos: upēs, jūrās, ezeros, sniegā, lietū... Interesants fakts ir tas, ka nokrišņos lietus veidā ir nedaudz vairāk deitērija nekā sniegā. Tā kā, pēc dažu pētnieku domām, pārmērīgs smagā ūdens patēriņš provocē daudzas slimības, dažos gadījumos ir nepieciešams kontrolēt tā patēriņa apjomu.

Tā kā no tā nav iespējams atbrīvoties, izmantojot mehāniskos filtrus, iespējams, vienīgais veids, kā mājās var atdalīt smago ūdeni no parastā ūdens, ir kausētā ūdens sagatavošana. Tieši ledus garozā, kas sasalšanas laikā veidojas pirmā, atrodas smagais ūdens deitērijs. Tāpēc šī garoza ir jānoņem tūlīt pēc tās parādīšanās.

Tomēr, ievērojot principu, ka dabā nav nekā lieka, smagā ūdens īpašības un ieguvumi no tā izmantošanas dažādās jomās prasa rūpīgu izpēti. Galu galā tam ir potenciāls, kas nākotnē ir jārealizē.

Smags ūdens. Izotopi: Video

Tālā pagātnē cilvēki nedomāja par to, kas ir ūdens un kāda ir tā izcelsme. Tika uzskatīts, ka tas ir elements, bet tagad ir zināms, ka tas ir ķīmisks savienojums.

1932. gadā visā pasaulē izplatījās ziņa, ka uz planētas Zeme bez vienkārša ūdens ir arī smagais ūdens. Tagad ir zināms, ka tam var būt 135 izotopu šķirnes.

Savienojums

Smagais ūdens, ko sauc arī par deitērija oksīdu, ķīmiskais sastāvs neatšķiras no vienkārša parastā, bet ūdenī esošo ūdeņraža atomu vietā satur 2 smagos ūdeņraža izotopus, tā saukto deitēriju. Smagajam ūdenim ir formula 2H2O vai D2O. Ārēji smagajiem un vienkāršiem šķidrumiem nav atšķirību, taču tie atšķiras pēc to īpašībām.

Ķīmiskās reakcijas smagajā ūdenī ir vājākas nekā parastajā ūdenī.

Smags ūdens ir nedaudz toksisks. Zinātniskie eksperimenti ir parādījuši, ka vieglo ūdeņraža atomu aizstāšana ar deitēriju par 25% izraisa dzīvnieku neauglību. Ja tā saturs ūdenī tiek palielināts vēl vairāk, dzīvnieks nomirst. Tomēr vairāki organismi izdzīvo ar 70% deitērija Cilvēks var izdzert apmēram glāzi šāda šķidruma, neradot nekādas sekas veselībai. Izdaloties no organisma dažu dienu laikā.

Smagajam ūdenim ir īpašība uzkrāties elektrolīta atlikumos, ja tiek izmantots atkārtoti lietojams ūdens, tas absorbē vienkārša šķidruma tvaikus brīvā dabā, t.i. tas ir higroskopisks.

Viena no svarīgākajām šāda veida ūdens īpašībām ir tā, ka tas gandrīz neuzsūc neitronus, un tas ļauj to izmantot kodolreaktoros neitronu bremzēšanas procesā, bet ķīmijā to izmanto kā izotopu indikatoru.

Smags ūdens, iegūšana

1933.-1946.gadā vienīgā bagātināšanas metode bija elektrolīze. Vēlāk parādījās progresīvākas tehnoloģijas. Mūsdienu masveida ražošanā tiek izmantots šķidrums, kas destilēts no elektrolīta ievades plūsmā un satur 0,1-0,2% smagā ūdens.

Pirmajā koncentrēšanas posmā tiek izmantota divu temperatūru pretstrāvas sērūdeņraža izotopu apmaiņas tehnoloģija, smagā ūdens izvada koncentrācija ir 5-10%. Otrais posms ir sārma šķīduma kaskādes elektrolīze nulles temperatūrā, izejas koncentrācija ir 99,75-99,995%.

Krievijas zinātnieki ir izstrādājuši oriģinālas tehnoloģijas smagā ūdens ražošanai un attīrīšanai. 1995. gadā ļoti efektīva rūpnīca tika nodota komerciālai ekspluatācijai. Produkcija pilnībā atbilst uzņēmumu vajadzībām ar smago ūdeni jebkurā apjomā, kā arī ļauj to eksportēt uz ārzemēm.

Pieteikums

Smagais ūdens tiek izmantots dažādos bioloģiskos un ķīmiskos procesos. Zinātnieki noskaidrojuši, ka šāds šķidrums kavē baktēriju, sēnīšu un aļģu attīstību un, ja tajā ir 50% deitērija, tas iegūst antimutagēnas īpašības, veicina bioloģiskās masas augšanu un paātrina cilvēka pubertāti.

Eiropas zinātnieki veica eksperimentus ar pelēm ar ļaundabīgu audzēju. Smagais ūdens nogalināja gan slimību, gan tās nesējus. Ir konstatēts, ka tas ir kaitīgs augiem un dzīvniekiem. Eksperimenta subjektiem, kuriem tika dota smaga ūdens, nieres tika iznīcinātas un vielmaiņa tika traucēta. Lietojot lielas ūdens devas, dzīvnieki nomira. Ar nelielu tilpumu (līdz 25%) dzīvnieki pieņēmās svarā un radīja labus pēcnācējus, kā arī palielinājās cāļu olu ražošana.

Jautājums par to, kas notiks, ja mēs pilnībā atbrīvosimies no deitērija, paliek atklāts.

Vieglā un smagā ūdens īpašību salīdzinājums

Atbilde uz jautājumu par atšķirību starp dabisko vieglo un smago šķidrumu ir atkarīga no tā, kam tas tika uzdots.

Ķīmiskās īpašības starp tām praktiski neatšķiras. Katrā no tiem nātrijs elektrolīzes laikā vienādi izdala ūdeņradi, abi ūdens sadalās vienādi, viņu Ķīmiskās īpašības arī sakrīt, jo tiem ir vienāds sastāvs.

Šie šķidrumi ir atšķirīgi: tie nesasalst vienā līmenī, un tiem ir arī atšķirīgs blīvums un tvaika spiediens. Smagais un vieglais ūdens sadalās elektrolīzes laikā dažādos ātrumos.

No bioloģiskā viedokļa šis jautājums ir diezgan sarežģīts.