Цяжкая вада, яе атрыманне і ўласцівасці

У далёкім мінулым чалавек не задумваўся над тым, што ўяўляе сабой вада і якое яе паходжанне. Існавала меркаванне, што гэта элемент, але цяпер вядома, што яна з'яўляецца хімічным злучэннем.

У 1932 г. увесь свет абляцела навіна, што на планеце Зямля акрамя просты ёсць і цяжкая вада. Цяпер ужо вядома, што можа быць 135 яе ізатопных разнавіднасцяў.

склад

Цяжкая вада, якая яшчэ называецца аксідам дэйтэрыя, па хімічным складзе не адрозніваецца ад простай звычайнай, але замест атамаў вадароду, якія змяшчаюцца ў вадзе, у ёй прысутнічаюць 2 цяжкіх ізатопа вадароду, так званага дэйтэрыя. Цяжкая вада мае формулу 2H2O або D2O. Вонкава няма адрозненняў паміж цяжкай і просты вадкасцю, але па сваіх уласцівасцях яны адрозніваюцца.

Хімічныя рэакцыі ў цяжкай вадзе працякае слабым, чым у звычайнай.

Цяжкая вада слаботоксична. Навуковыя эксперыменты паказалі, што замяшчэнне атамаў лёгкага вадароду дэйтэрыя на 25%, выклікае бясплоддзе ў жывёл. Калі яшчэ больш павялічыць яго ўтрыманне ў вадзе, жывёла гіне. Аднак шэраг арганізмаў выжывае пры 70% дэйтэрыя (інфузорыя туфелька). Чалавек без наступстваў для здароўя можа выпіць каля шклянкі такой вадкасці. Пры гэтым дэйтэрый выводзіцца з арганізма на працягу некалькіх дзён.

Цяжкая вада валодае ўласцівасцю назапашвацца ў астатку электраліта, калі праводзіцца шматразовы электроліз вады. Яна паглынае пары просты вадкасці на адкрытым паветры, г.зн. яна гіграскапічная.

Адным з самых важных уласцівасцяў дадзенага тыпу вады з'яўляецца тое, што яна амаль не паглынае нейтроны, а гэта дазваляе яе ўжываць у ядзерных рэактарах для працэсу тармажэння нейтронаў, а ў хіміі яе выкарыстоўваюць як ізатопнага індыкатар.

Цяжкая вада, атрыманне

У 1933-1946 гадах адзіным метадам ўзбагачэння з'яўляўся электроліз. Ужо пазней з'явіліся больш прагрэсіўныя тэхналогіі. Сучасным масавым вытворчасцю ць ўваходным струмені выкарыстоўваецца вадкасць, дыстыляваная з электраліта, з утрыманнем у ёй цяжкай вады 0,1-0,2%.

Першая стадыя канцэнтравання прымяняе двухтемпературную противоточную серавадароднымі тэхналогію ізатопнага абмену, канцэнтрацыя на выхадзе цяжкай вады складае 5-10%. Другая стадыя - каскадны электроліз шчолачнага раствора пры нулявой тэмпературы, выхадныя канцэнтрацыя - 99,75-99,995%.

Расійскімі навукоўцамі былі распрацаваны арыгінальныя тэхналогіі для вытворчасці і ачысткі цяжкай вады. У 1995 года ўстаноўка, якая валодае высокай эфектыўнасцю, была ўведзена ў прамысловую эксплуатацыю. Вытворчасць цалкам забяспечвае патрэбнасць прадпрыемстваў цяжкай вадой у любым аб'ёме, а таксама дазваляе экспартаваць яе за мяжу.

прымяненне

Цяжкая вада выкарыстоўваецца ў розных біялагічных і хімічных працэсах. Навукоўцамі было вызначана, што такая вадкасць перашкаджае развіццю бактэрый, грыбоў, багавіння, а калі ў ёй змяшчаецца 50% дэйтэрыя, то набывае антимутагенные ўласцівасці, спрыяе росту біялагічнай масы і паскарэнню палавога паспявання ў людзей.

Еўрапейскія навукоўцы праводзілі досведы на мышах са злаякаснай пухлінай. Цяжкая вада загубіла і хвароба, і яе носьбітаў. Было ўстаноўлена, што такая вада дрэнна дзейнічае на расліны і жывёл. У паддоследных, якіх паілі цяжкай вадой, разбураліся ныркі і хваляваўся абмен рэчываў. Пры высокіх дозах вады жывёлы гінулі. Пры невялікім аб'ёме (да 25%), жывёлы набіралі вагу і прыносілі добры прыплод, а ў курэй павялічвалася яйценоскость.

Пытанне аб тым, што адбудзецца, калі цалкам пазбавіцца ад дэйтэрыя, пакуль застаецца адкрытым.

Параўнанне уласцівасцяў лёгкай і цяжкай вады

Адказ на пытанне пра адрозненне паміж прыроднай лёгкай і цяжкай вадкасцю залежыць ад таго, каму ён быў зададзены.

Па хімічных уласцівасцях паміж імі няма практычна ніякай розніцы. У кожнай з іх натрый аднолькава вылучае вадарод, пры электролізе і тая, і іншая вада аднолькава раскладаецца, іх хімічныя ўласцівасці таксама супадаюць, таму што ў іх аднолькавы склад.

Фізічныя ўласцівасці гэтых вадкасцяў розныя: тэмпература кіпення і замярзання ў іх неаднолькавая, таксама ў іх розная шчыльнасць і пругкасць пара. Цяжкая і лёгкая вада раскладаюцца пры электролізе з рознай хуткасцю.

З біялагічнай пункту гледжання - пытанне досыць складаны, тут яшчэ трэба папрацаваць.