Βαρύ Νερό

Το κοινό νερό ονομάζεται βαρύ νερό όταν υπάρχει η παρουσία δευτερίου στη χημική δομή αντί για υδρογόνο. Το νερό και το βαρύ νερό έχουν πολλές διαφορετικές ιδιότητες. Επιπλέον, υπάρχουν διάφοροι τύποι βαρέων υδάτων, δηλαδή ημιβαρύ νερό, βαρύ νερό με οξυγόνο και επεξεργασμένο νερό. Όλα αυτά τα νερά παρασκευάζονται με μοναδικές μεθόδους και χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς.

Σχετικά με το βαρύ νερό

Το βαρύ νερό είναι ένας τύπος νερού που περιέχει δευτέριο στη θέση του κοινού υδρογόνου, επομένως ονομάζεται επίσης οξείδιο του δευτερίου. Το δευτέριο είναι ένα ισότοπο του Υδρογόνου που περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο μαζί με το πρωτόνιο, ενώ το κανονικό Υδρογόνο περιέχει μόνο πρωτόνιο. Το βαρύ νερό συμβολίζεται ως D2O ή 2H2O και είναι ελαφρώς βαρύτερο από το κανονικό μόριο νερού λόγω του βαρύ Υδρογόνου.

Το κανονικό νερό που λαμβάνεται από τις φυσικές πηγές αποτελείται από περίπου ένα άτομο δευτερίου ανά 6760 κανονικά άτομα υδρογόνου. Το βαρύ νερό έχει κάπως μεγαλύτερη πυκνότητα από το κανονικό νερό. Το βαρύ νερό υπάρχει και στο ανθρώπινο σώμα φυσικά αλλά σε πολύ μικρή ποσότητα, άρα είναι αβλαβές. Είναι ένας σημαντικός μεσολαβητής νετρονίων στις πυρηνικές αντιδράσεις, που ανακαλύφθηκε έτσι μερικά χρόνια πριν από την πυρηνική σχάση το 1938, το 1932.

Ιδιότητες του Βαρύ Νερού

Το βαρύ νερό έχει ελαφρώς διαφορετικές ιδιότητες από το κανονικό νερό. Η μοριακή μάζα του βαρέος νερού είναι 20,02 g/mole και η πυκνότητα περίπου 1,107 g/ml. Έχει σημείο τήξης 3,82⁰C και σημείο βρασμού 101,4⁰C. Το βαρύ νερό είναι άχρωμο και άοσμο υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Δεδομένου ότι το βαρύ νερό έχει πυκνότητα βαρύτερη από το κανονικό νερό, ένα παγάκι από βαρύ νερό θα βυθιστεί στο κανονικό νερό. Σε μια δεδομένη θερμοκρασία, το βαρύ νερό είναι λιγότερο εύθραυστο από το κανονικό νερό. Εάν υπάρχει σε υψηλή ποσότητα, μπορεί να βλάψει τα ζωντανά κύτταρα λόγω των διαφορετικών διαλυτών ιδιοτήτων τους.

Τύποι βαρέος νερού

Υπάρχουν πολλοί τύποι βαρέος νερού με βάση τους τύπους Υδρογόνου ως συστατικά τους.

Ημιβαρύ νερό

Το ημιβαρύ νερό αποτελείται από ένα Δευτέριο, ένα Οξυγόνο και ένα Πρωτίου αντί για το δεύτερο άτομο οξυγόνου και συμβολίζεται ως HDO. Το πρωτίου είναι ένα ισότοπο του ατόμου του υδρογόνου που περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Αυτός είναι ο πιο κοινός τύπος βαρέος νερού που βρίσκεται εάν υπάρχει μείγμα ισοτόπων υδρογόνου. Μπορούμε να το καταλάβουμε αυτό σαν ένα δείγμα να περιέχει ίσες ποσότητες πρωτίου και δευτερίου. Στη συνέχεια, υπάρχει πιθανότητα να υπάρχει στο δείγμα 50% ημιβαρύ νερό, 25% κανονικό και 25% βαρύ νερό. Τα τρία βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία.

Βαρύ Οξυγόνο Νερό

Κάποιο νερό περιέχει βαριά ισότοπα οξυγόνου όπως το 17O και το 18O, που ονομάζεται έτσι βαρύ οξυγόνο νερό. Αυτό το είδος νερού είναι επίσης βαρύτερο από το κανονικό νερό. Το βαρύ νερό χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό ραδιενεργών ισοτόπων και την παραγωγή φθορίου 18. Η πυκνότητα αυτού του βαρέος νερού είναι μεγαλύτερη από το κανονικό νερό. Το νερό με βαρύ οξυγόνο χρησιμοποιείται σε ραδιοφάρμακα και ως επιβραδυντές νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Τριτιωμένο νερό

Κάποιο βαρύ νερό περιέχει ένα άλλο βαρύτερο ισότοπο υδρογόνου που ονομάζεται τρίτιο, που συμβολίζεται με 3Η. Αυτό το ισότοπο του Υδρογόνου περιέχει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια, καθιστώντας το έτσι πιο πυκνό. Το τρίτιο είναι ραδιενεργό στη φύση και επομένως είναι το τριτιωμένο νερό. Ονομάζεται επίσης υπερ-βαρύ νερό και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της συνολικής ποσότητας νερού σε ένα σώμα.

Προετοιμασία Βαρύ Νερού

Οποιοσδήποτε τύπος δείγματος νερού που λαμβάνεται από τους φυσικούς πόρους έχει συνήθως ένα άτομο δευτερίου ανά 6760 κανονικά άτομα υδρογόνου. Επομένως, τεχνικά, το βαρύ νερό δεν παρασκευάζεται. Αντίθετα, λαμβάνεται από το κανονικό νερό με τη βοήθεια ενός αντιδραστήρα βαρέος νερού. Αλλά το κόστος τέτοιων αντιδραστήρων παραμένει πολύ υψηλό. Εξαιτίας αυτού, στις μέρες μας, το βαρύ νερό διαχωρίζεται επίσης μέσω κλασματικής απόσταξης. Παρασκευάζεται επίσης με ηλεκτρόλυση νερού που περιέχει αλκάλια για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Χρήσεις βαρέος νερού

Η πιο σημαντική χρήση του βαρέος νερού είναι ως μετριαστής νετρονίων και ως ψυκτικό σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Άλλες χρήσεις του βαρέος νερού περιλαμβάνουν τον ισότροπο ιχνηθέτη σε πολλές βιολογικές και χημικές διεργασίες όπως η αναπνοή, η φωτοσύνθεση κ.λπ. Χρησιμοποιείται στη φασματοσκοπία NMR που χρησιμοποιείται για τη μελέτη ατόμων και πυρήνων. Το βαρύ νερό χρησιμοποιείται επίσης για τον προσδιορισμό του μεταβολικού ρυθμού στους ανθρώπους και σε άλλα ζώα επίσης.

Συμπέρασμα

Από όλα τα παραπάνω καλύψαμε διάφορες έννοιες του Heavy water. Μάθαμε την προετοιμασία, τις ιδιότητες και τις χρήσεις τους, μαζί με όλες τις γενικές πληροφορίες. Μπορούμε τώρα να καταλάβουμε ότι το βαρύ νερό είναι μια διαφορετική μορφή νερού με Δευτέριο παρόν στη χημική δομή, καθιστώντας το μόριο πιο βαρύ και πυκνό. Επιπλέον, μάθαμε επίσης για το ημιβαρύ νερό, το βαρύ νερό με οξυγόνο και το επεξεργασμένο νερό τέλος. Τα βαριά νερά είναι απαραίτητα καθώς χρησιμοποιούνται σημαντικά σε βιολογικά και χημικά πεδία για διαφορετικούς σκοπούς.