Προετοιμασία Βαρύ Νερού

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 αντίστοιχα. Αυτή η αλλαγή στον αριθμό των νετρονίων θα αλλάξει τις ιδιότητες αυτού του στοιχείου. Το βαρύ νερό παρασκευάζεται με πολλαπλή ηλεκτρόλυση νερού.

Άλλες μέθοδοι παρασκευής περιλαμβάνουν τη διεργασία θειούχου ζώνης και την κλασματική απόσταξη. Το βαρύ νερό έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων στην ιατρική, τη βιολογία και τις επιχειρήσεις. Για παράδειγμα, το βαρύ νερό χρησιμοποιείται ως μετριαστής σε αντιδραστήρες πυρηνικής ενέργειας.

Το βαρύ νερό θα αυξήσει τη θερμοσταθερότητα των μακρομορίων. Τα εμβόλια χρειάζονται αυτό το χαρακτηριστικό για να διατηρήσουν τη θερμοσταθερότητά τους. Τα κακοήθη κύτταρα επηρεάζονται περισσότερο από το βαρύ νερό από τα κανονικά. Τα δευτεριωμένα αντικαρκινικά φάρμακα είναι γνωστό ότι έχουν λιγότερες ανεπιθύμητες ενέργειες.

Μέθοδοι παρασκευής- Σημασία

Το βαρύ νερό παρασκευάζεται κυρίως με κανονικό νερό με παρατεταμένη ηλεκτρόλυση. Η παρατεταμένη ηλεκτρόλυση διαχωρίζει το δευτέριο από το νερό. Το διαχωρισμένο δευτέριο από το κανονικό νερό υποβάλλεται σε επεξεργασία με οξυγόνο για να σχηματίσει βαρύ νερό.

• Με πολλαπλά στάδια ηλεκτρόλυσης (παρατεταμένη ηλεκτρόλυση)

Αυτή είναι μια εξαντλητική ηλεκτρολυτική διαδικασία. Όπως γνωρίζουμε, υπάρχουν περισσότερα κανονικά άτομα υδρογόνου στο νερό από το δευτέριο. Όταν κάνουμε ηλεκτρόλυση, απελευθερώνεται πρωτίιο. Ενώ συνεχίζουμε την περαιτέρω ηλεκτρόλυση, η συγκέντρωση του πρωτίου μειώνεται σε βαθμό που η συγκέντρωση του δευτερίου είναι μεγαλύτερη.

Το ηλεκτρολυτικό στοιχείο είχε πολλά σχέδια καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου. Η κάθοδος για την ηλεκτρόλυση είναι το ίδιο το ηλεκτρολυτικό στοιχείο. Ένα κυλινδρικό φύλλο Ni με οπές λειτουργεί ως άνοδος.

• Κλασματική απόσταξη

Το βαρύ νερό έχει διαφορετικές ιδιότητες από το συνηθισμένο νερό λόγω της αλλαγής του αριθμού των νετρονίων. Η κλασματική απόσταξη αξιοποιεί αυτή την ιδιότητα. Για αυτό χρησιμοποιείται μια στήλη κλασματοποίησης μήκους 12 μέτρων. Όταν ο ατμός ανεβαίνει και διέρχεται από την κλασματική στήλη, σε αυτήν την περίπτωση είναι μόνο το πτητικό συστατικό.

Έτσι παρασκευάζεται το βαρύ νερό με κλασματική απόσταξη

• Διαδικασία σουλφιδίου Girdler

Η διαδικασία σουλφιδίου Girdler είναι μια μέθοδος που βασίζεται σε μεταφορά δευτερίου μεταξύ H2S και συνηθισμένου ελαφρού νερού. Υπάρχουν δύο διακριτές στήλες σε αυτή τη λειτουργία. Η μία στήλη είναι 30°C και ονομάζεται "ψυχρός πύργος", ενώ η άλλη είναι 130°C, που ονομάζεται "θερμός πύργος". Ο διαχωρισμός προκύπτει από τις διαφορές στην ισορροπία μεταξύ των δύο θερμοκρασιών.

Χρήσεις βαρέος νερού

• Ένας συντονιστής νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες
• Οι αντιδραστήρες με βαρύ νερό σχηματίζουν τρίτιο
• Παρασκευή δευτερίου με ηλεκτρόλυση
• Χρησιμοποιείται ως ένωση ιχνηθέτη για τη μελέτη των διάφορων μηχανισμών αντίδρασης
• Για την επισήμανση του υδρογόνου στην οργανική χημεία.
• Χρησιμοποιείται στη φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier
• Χρησιμοποιείται στον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό.
• Θεραπευτικός σκοπός με αντικαρκινικά φάρμακα

Συμπέρασμα

Το βαρύ νερό είναι μια άλλη μορφή νερού με σύνθεση δευτέριου αντί για πρωτίου (μονό άτομο Η). Το βαρύ νερό παρασκευάζεται κυρίως με κανονικό νερό με παρατεταμένη ηλεκτρόλυση. Η παρατεταμένη ηλεκτρόλυση διαχωρίζει το δευτέριο από το νερό.

Το διαχωρισμένο δευτέριο από το κανονικό νερό επεξεργάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει βαρύ νερό. Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι παρασκευής. Ας προχωρήσουμε στην προετοιμασία βαρέος νερού. Όταν κάνουμε ηλεκτρόλυση, το πρωτίιο απελευθερώνεται. Ενώ συνεχίζουμε την περαιτέρω ηλεκτρόλυση, η συγκέντρωση του πρωτίου μειώνεται σε βαθμό που η συγκέντρωση του δευτερίου είναι μεγαλύτερη. Επομένως, το σημείο βρασμού του βαρέος νερού είναι ελαφρώς υψηλότερο από αυτό του κανονικού νερού. Η κλασματική απόσταξη αξιοποιεί αυτή την ιδιότητα. Για αυτό χρησιμοποιείται μια στήλη κλασματοποίησης μήκους 12 μέτρων. Όταν ο ατμός ανεβαίνει και διέρχεται από την κλασματική στήλη, τελικά παραμένει μόνο το πτητικό συστατικό, που είναι το δευτέριο σε αυτή την περίπτωση. Η διαδικασία σουλφιδίου Girdler είναι μια μέθοδος που βασίζεται σε μεταφορά δευτερίου μεταξύ H2S και συνηθισμένου ελαφρού νερού.

Το βαρύ νερό έχει πολλά πλεονεκτήματα όπως: 

• Ένας συντονιστής νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες
• Οι αντιδραστήρες με βαρύ νερό σχηματίζουν τρίτιο
• Παρασκευή δευτερίου με ηλεκτρόλυση
• Χρησιμοποιείται ως ένωση ιχνηθέτη για τη μελέτη διαφόρων μηχανισμών αντίδρασης
• Για την επισήμανση του υδρογόνου στην οργανική χημεία
• Χρησιμοποιείται στη φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier
•  Χρησιμοποιείται σε πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό και θεραπευτικό σκοπό με αντικαρκινικά φάρμακα.