Що таке важка вода? Якщо ви чули про цей термін, але не впевнені в його природі, ця стаття для вас. Існують деякі відмінності від звичайної води (відомої як легка вода) як за характеристиками, так і за використанням.
Тому в цій статті ми розповімо вам все, що вам потрібно знати про важка вода, її характеристики, використання та багато іншого.
Що таке важка або жорстка вода?
Хімічні елементи зазвичай мають кілька ізотопів, що вказує на те, що один елемент може існувати в кількох формах залежно від його внутрішньої структури. Прикладом цього явища є водень, який міститься у важкій воді.
Розглядаючи структуру води, представлена як H2O, ми маємо на увазі, усвідомлюємо ми це чи ні, легку воду. Навпаки, існує молекула з таким самим складом, у якій водень не замінений його найпоширенішим ізотопом, відомим як протій, а важчим ізотопом елемента, який називається дейтерієм.
Які відмінності виникають у результаті зміни ізотопів водню при порівнянні легкої та важкої води?
Відмінності між важкою водою та легкою водою
Будь-які зміни, які відбуваються на молекулярному рівні в речовині, включаючи воду, змінюють її властивості та характеристики. тому Включення дейтерію в H2O важкої води відрізняє її від легкої води.
Відмінність, яка спостерігається на молекулярному рівні, вказує на те, що легка вода містить протон і не має нейтронів у своєму ядрі, тоді як важка вода складається з протона та додаткового нейтрона. Ця різниця між двома ізотопами водню є основою для класифікації дейтерію як важкого ізотопу.
Важка вода має вищу молекулярну масу порівняно з легкою водою. Крім того, вона має більшу щільність, ніж легка вода. Важка вода також має більш високий рівень кислотності порівняно з легкою.
Окрім вищезазначених відмінностей у речовині та властивостях, не слід ігнорувати відмінності між споживанням важкої води та споживанням легкої або звичайної води. Фактично, споживання значної кількості важкої води може спричинити значні біохімічні зміни в організмі.
Чи можна вживати важку воду?
Питання про споживання важкої води виникає через її присутність у мінімальній кількості у водопровідній воді, яку ми зазвичай використовуємо.
Незважаючи на те, що невелика кількість води може не становити значного ризику, вживання великої кількості важкої води може спричинити клітинні зміни, пояснюється іншою масою атомів водню порівняно з легкою водою.
Одним із наслідків надмірного споживання важкої води є запаморочення, яке виникає через зміни щільності рідини у внутрішньому вусі, області, де знаходиться орган рівноваги.
Тому рекомендується, хоча невеликі кількості зазвичай не створюють проблем, кращим варіантом є споживання легкої води замість важкої води, шукає воду максимальної чистоти. Однак які кроки можна вжити, щоб переконатися, що водопровідна вода, що подається в наші помешкання, не містить домішок? Які методи можна застосувати для видалення домішок і важких металів з води?
Хоча було доведено, що для прояву шкідливих наслідків необхідне значне споживання важкої води, залишається постійне запитання: як я можу переконатися, що рівень важкої води в моєму домі знаходиться в допустимих межах?
При споживанні водопровідної води, Ми за своєю суттю приймаємо будь-які можливі домішки або шкідливі речовини, які можуть бути присутніми в його складі. Отже, найефективнішим способом забезпечення споживання водопровідної води найвищої якості та чистоти є встановлення системи зворотного осмосу.
У цих системах очищення використовуються фільтри, призначені для видалення забруднювачів, таких як вапно та важкі метали, які, хоча і не характерні для високоякісної води, іноді можуть бути присутніми у водопровідній воді.
Використання важкої води
Ми вже бачили, що важку воду не можна вживати у великих кількостях. Однак він має велику кількість застосувань у промисловій сфері. Давайте подивимося на деякі помітні способи використання важкої води:
- Ядерні реактори використовують важку воду в основному як сповільнювач і теплоносій.. Значною перевагою важководних реакторів є їх здатність використовувати природний уран як паливо, таким чином уникаючи дорогого процесу збагачення урану.
- Експерименти з розсіювання нейтронів: У галузях фізики та біології важка вода відіграє важливу роль в експериментах з розсіювання нейтронів. Замінивши звичайні атоми водню всередині сполуки на дейтерій, дослідники можуть визначити структуру та динаміку цієї сполуки.
- Ізотопне мічення дейтерію часто використовується в біологічні експерименти для відстеження шляхів поглинання та метаболізму речовин у клітинах або організмах. У галузі хімії помітна різниця між воднем і дейтерієм дозволяє застосовувати важку воду в ЯМР (ядерному магнітному резонансі).
- Спектроскопія та FTIR (інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є), що полегшує аналіз та інтерпретацію спектральних даних.
- Виробництво дейтерію: Основним джерелом дейтерію є важка вода, яка знаходить застосування у військовому контексті (як компонент ядерної зброї), промислових секторах (служить маркувальним агентом у фармацевтичній галузі) та наукових дослідженнях (зокрема, у дослідженнях, пов’язаних із ізотопним ефектом ).
Чи шкідлива важка вода для здоров'я?
Мало відомо про шкідливий вплив важкої води на здоров’я. Беручи до уваги, що один з кожних 7.000 атомів водню є дейтерієм і що людське тіло на 75% складається з води, найімовірніше, що воно вже мати від 6 до 8 грамів важкої води у своїх венах.
У таких кількостях це не повинно бути небезпечно, тому що тоді ми всі помремо. Ми знаємо, що зв’язок між дейтерієм і киснем у D2O дещо сильніший, ніж зв’язок у H2O.
Ми також знаємо, що багато хімічних процесів, які забезпечують нам життя, потребують розщеплення води на водень і кисень. Оскільки для розщеплення молекул D2O потрібно більше енергії, ці процеси можуть сповільнюватися або повністю зупинятися, якимось чином вбиваючи нас.
Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатися більше про те, що таке важка вода та її використання.