Μερικές Σημαντικές Αντιδράσεις του Βαρύ Νερού

Το βαρύ νερό είναι μια μορφή νερού στην οποία ενσωματώνεται δευτέριο αντί του πρωτίου. Το υδρογόνο έχει τρία ισότοπα κυρίως-πρώτιο, δευτέριο και τρίτιο. Επομένως, το βαρύ νερό διαφέρει σε ιδιότητες από κάποιο κανονικό νερό.

Αυτές οι αλλαγές στις ιδιότητες οφείλονται στην αλλαγή του αριθμού των ιόντων. Για παράδειγμα, το δευτέριο που βρίσκεται φυσικά στο νερό διαχωρίζεται από πολλαπλά στάδια ηλεκτρόλυσης. Στη συνέχεια, το διαχωρισμένο δευτέριο αντέδρασε με οξυγόνο για να σχηματίσει βαρύ νερό.

Σημασία του βαρέος νερού

Το βαρύ νερό είναι ένας τύπος νερού που περιέχει δευτέριο αντί για πρωτίου (ένα μόνο άτομο Η). Το δευτέριο είναι ένα ισότοπο υδρογόνου με δύο νετρόνια. Το D2O είναι το σύμβολο για αυτό. Λόγω του βαρύτερου δευτερίου, αυτό θα έχει διαφορετικά πυρηνικά χαρακτηριστικά από ένα κανονικό άτομο Η. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει από τη φύση του μια μικρή ποσότητα βαρέος νερού. Ένας σημαντικός όγκος βαρέος νερού μπορεί να αρρωστήσει ένα υγιές ανθρώπινο σώμα. Πολλαπλά στάδια ηλεκτρόλυσης διαχωρίζουν το δευτέριο που βρίσκεται φυσικά στο νερό. Το δευτέριο στη συνέχεια εκχυλίστηκε και αλληλεπιδρά με το οξυγόνο για να σχηματίσει βαρύ νερό. Η μέθοδος θειούχου ζώνης δημιουργεί επίσης βαρύ νερό. Η θερμοκρασία βρασμού, το σημείο πήξης και η πυκνότητα του βαρέος νερού είναι κάπως μεγαλύτερα από το συνηθισμένο νερό.

Αντιδράσεις βαρέος νερού

Το βαρύ νερό έχει φυσικές ιδιότητες σε σύγκριση με το συνηθισμένο νερό. Αλλά οι χημικές ιδιότητες του βαρέος νερού εμφανίζονται με πιο αργό ρυθμό σε σύγκριση με το κανονικό νερό.

• Όταν ηλεκτρολύεται βαρύ νερό, λαμβάνεται δευτέριο. (D2O → D2+O2)
• Το βαρύ νερό αντιδρά με το αλκάλιο με αργό ρυθμό σχηματίζοντας δευτέριο

D2​O+2Na → 2NaOD+D2​

• Οξείδια μετάλλων αντιδρούν με βαρύ νερό και σχηματίζουν δευτεροξείδια.

Na2​O+D2​O → 2NaOD

• Το βαρύ νερό αντιδρά με μη μεταλλικά οξείδια σχηματίζοντας οξέα δευτερονίου.

D2​O+N2​O5 ​→ 2DNO3​

• Σχηματισμός δευτεριωτών
• Σχηματισμός δευτερο-αμμωνίας
• Σχηματισμός δευτερο-βενζολίου
• Σχηματισμός μεθανίου Deutero

Τύποι βαρέος νερού 

Το βαρύ νερό έχει 3 διαφορετικούς τύπους και ο καθένας από αυτούς έχει διαφορετικές αντιδράσεις σε διαφορετικές καταστάσεις.

Ημιβαρύ νερό

• Το ημιβαρύ νερό βρίσκεται κάπως μεταξύ συνηθισμένου και σκληρού νερού
• Σημανίζεται ως HDO
• Περιέχει τόσο πρωτίου όσο και δευτερίου ως  συστατικά υδρογόνου (50-50)
• Είναι πιο άφθονο στο βαρύ νερό από το καθαρό D2O και H2O.
• Πολλές μελέτες διεξήχθησαν δοκιμάζοντας ημιβαρύ νερό ως μετριαστή σε αντιδραστήρες. Αλλά θα αναγκάσει τα νετρόνια να ταξιδέψουν σε μεγαλύτερη απόσταση και θα μειώσει τη θερμική ροή νετρονίων. Επομένως, η χρήση ημιβαρύ νερού ως συντονιστής μπορεί να μην είναι καλή ιδέα.

Βαρύ νερό με οξυγόνο

• Περιέχει βαριά ισότοπα οξυγόνου
• Χρησιμοποιείται στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET)
• Χρησιμοποιείται στην ανίχνευση ισοτόπων σταθερού DNA
• Χρησιμοποιείται στη φασματομετρία μάζας δευτερογενών ιόντων
• Χρησιμοποιείται στην οικολογία των φυτών

Τριτιωμένο νερό

• Είναι μια μορφή νερού με το τρίτιο ως συστατικό υδρογόνου.
• Είναι ραδιενεργό
• Επικίνδυνο όταν εισπνέεται, καταπίνεται και απορροφάται από το δέρμα
• Όταν χρησιμοποιείται με φώσφορο, λάμπει στο σκοτάδι. Αυτό χρησιμοποιείται σε πινακίδες.
• Βρέθηκε σε πυρηνικά όπλα
• Χρησιμοποιείται ως ραδιενεργός ανιχνευτής
• Εντοπίστηκε με μέτρηση υγρού σπινθηρισμού

Συμπέρασμα

Το βαρύ νερό είναι μια μορφή νερού με σύνθεση δευτερίου. Ο αριθμός των νετρονίων στο υδρογόνο, το δευτέριο και το τρίτιο είναι 1, 2 και 3. Αυτή η αλλαγή στον αριθμό των νετρονίων θα προκαλέσει κάποιες αλλαγές στις ιδιότητες αυτού του στοιχείου όπως σημείο βρασμού, σημείο τήξης κ.λπ. Το βαρύ νερό έχει φυσικές ιδιότητες σε σύγκριση με το συνηθισμένο νερό. Αλλά οι χημικές ιδιότητες του βαρέος νερού λαμβάνουν χώρα με πιο αργό ρυθμό σε σύγκριση με το κανονικό νερό. Όταν ηλεκτρολύεται βαρύ νερό, λαμβάνεται δευτέριο. Το βαρύ νερό αντιδρά με τα αλκάλια με αργό ρυθμό σχηματίζοντας δευτέριο. τα οξείδια των μετάλλων αντιδρούν με το βαρύ νερό και σχηματίζουν δευτεροξείδια.

Το βαρύ νερό αντιδρά με μη μεταλλικά οξείδια για να σχηματίσει οξέα δευτερονίου. Ο σχηματισμός δευτεριωμένου, ο σχηματισμός δευτερο-αμμωνίας, ο σχηματισμός δευτερο-βενζολίου και ο σχηματισμός δευτερομεθανίου είναι μερικές από τις σημαντικές χημικές αντιδράσεις που σχετίζονται με το σκληρό νερό.