Είναι επικίνδυνο να πίνουμε βαρύ νερό;

Το βαρύ νερό έχει τον ίδιο χημικό τύπο με το κανονικό νερό—H₂ O—αλλά το ένα ή και τα δύο άτομα υδρογόνου είναι το ισότοπο δευτερίου του υδρογόνου αντί για το κανονικό ισότοπο πρωτίου, γι' αυτό το βαρύ νερό είναι επίσης γνωστό ως δευτεριωμένο νερό ή D₂ Ο. Ο πυρήνας ενός ατόμου δευτερίου έχει και ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο, ενώ ο πυρήνας ενός ατόμου πρωτίου περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο. Το δευτέριο είναι σχεδόν δύο φορές πιο βαρύ από το πρωτίου, αλλά επειδή δεν είναι ραδιενεργό, ούτε το βαρύ νερό είναι. Δεν θα χρειάζεται να ανησυχείτε για την ασθένεια ακτινοβολίας εάν πίνετε βαρύ νερό.

Το βαρύ νερό, γνωστό και ως οξείδιο του δευτερίου, είναι άχρωμο και εμπλέκεται σε πολλές από τις ίδιες αντιδράσεις με το κανονικό νερό. Ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι αναφέρουν ότι αυτοί οι δύο τύποι υγρών έχουν διαφορετική γεύση. Η γεύση του βαριού νερού είναι ελαφρώς γλυκιά. Τόσο το βαρύ νερό όσο και το δευτέριο δεν είναι ραδιενεργά. Η πιο συχνή μέθοδος για την απομόνωση βαρέος νερού συμπυκνώνει τριτιωμένο νερό (T₂ Ο). Τα άτομα τριτίου έχουν ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια, καθιστώντας το ισότοπο ασταθές. Λόγω του επιπλέον τριτιωμένου νερού, το περισσότερο βαρύ νερό είναι πολύ ασθενώς ραδιενεργό. Δεν αποτελεί σημαντική ανησυχία, επειδή το βαρύ και τριτιωμένο νερό είναι παρόν σε ίχνη στο καθημερινό πόσιμο νερό.

Κύρια και προετοιμασία βαρέος νερού

Το βαρύ νερό απομονώνεται από το συνηθισμένο νερό, το οποίο είναι η κύρια πηγή βαρέος νερού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, γίνεται μέσω εκτεταμένης ηλεκτρόλυσης.

Το βαρύ νερό απομονώνεται είτε με εκτεταμένη ηλεκτρόλυση είτε με κλασματική απόσταξη νερού που περιέχει αλκάλια. Το κελί είναι κατασκευασμένο από χάλυβα και έχει μήκος 18 ίντσες και πλάτος 4 ίντσες. Η άνοδος είναι ένα κυλινδρικό φύλλο νικελίου με πολλές μικροσκοπικές οπές, ενώ η κάθοδος είναι το ίδιο το στοιχείο. Το νερό ηλεκτρολύεται σε πολλαπλές φάσεις χρησιμοποιώντας έναν τεράστιο αριθμό από αυτά τα κύτταρα. Τα αέρια σε κάθε στάδιο καίγονται ανεξάρτητα και το παραγόμενο νερό επιστρέφει στο προηγούμενο στάδιο. Το βαρύ νερό εστιάζει σταδιακά στα υπολείμματα που έχουν μείνει πίσω.

Εφαρμογές βαρέος νερού

• Ορισμένες χημικές ουσίες, όπως το δευτέριο και το τρίτιο, μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας βαρύ νερό

• Το βαρύ νερό χρησιμοποιείται επίσης ως πυρηνικός αντιδραστήρας. Αυτοί οι αντιδραστήρες πρέπει να υποστούν αντίδραση σχάσης με Ουράνιο-235. Όταν ένα νετρόνιο εκτοξεύεται σε έναν τεράστιο πυρήνα, ο πυρήνας διασπάται σε μια αντίδραση σχάσης. Ως αποτέλεσμα της διάσπασης, απελευθερώνεται μια τεράστια ποσότητα ενέργειας. Τα νετρόνια κινούνται με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό σε αυτούς τους αντιδραστήρες και πρέπει να επιβραδυνθούν. Η αντίδραση σχάσης υλοποιείται πιο αποτελεσματικά με πιο αργή μετανάστευση νετρονίων στον αντιδραστήρα

• Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το βαρύ νερό ως ιχνηθέτη. Όταν ένα άτομο τοποθετείται σε ένα άλλο μείγμα, γίνεται ισοτοπικός ιχνηθέτης. Οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα τέτοιο άτομο για να «παρακολουθήσουν» την πρόοδο ενός μείγματος. Το βαρύ νερό παρέχει αυτόν τον ασυνήθιστο συνδυασμό συμβατότητας και διαφοροποίησης σε ισοτοπικούς ιχνηθέτες

Είναι επικίνδυνο να πίνεις βαρύ νερό;

Το να πίνετε βαρύ νερό σε μικρές ποσότητες δεν θα σας επηρεάσει. Δεν θα αρρωστήσετε αν πίνετε D₂ Ο. Καθώς το δευτέριο δεν είναι ραδιενεργό, δεν θα πάθετε δηλητηρίαση από ακτινοβολία. Τα άτομα δευτερίου βρίσκονται σε μέτριες ποσότητες στο περιβάλλον. Η εύρεση ενός ατόμου δευτερίου για κάθε επτά χιλιάδες άτομα υδρογόνου είναι εξαιρετικά δύσκολη. Οι άνθρωποι δεν θα βλάψουν το D₂ O σε αυτές τις αναλογίες. Η γεύση του βαρέος νερού είναι ελαφρώς πιο γλυκιά από αυτή του απλού νερού.

Λόγω της διαφοράς στην πυκνότητα του υγρού, μπορεί να νιώσετε κάποια ενόχληση εάν πίνετε μεγάλη ποσότητα βαρέως νερού. Μπορεί να παρατηρήσετε μια μικρή διαφορά στην πίεση των υγρών στα αυτιά σας. Ωστόσο, αυτή η ποσότητα δεν πρέπει να βλάψει την υγεία σας και είναι εξαιρετικά σπάνιο κάποιος να φάει αρκετό βαρύ νερό για να προκαλέσει σημαντική δυσκολία. Επομένως, το βαρύ νερό είναι εξαιρετικά τοξικό για την υγεία εάν καταναλωθεί σε μεγάλες ποσότητες.

Οι χημικές αντιδράσεις στο σώμα θα επηρεαστούν από την αυξημένη μάζα των ατόμων δευτερίου σε σύγκριση με τα άτομα υδρογόνου. Οι φυσικές χημικές διεργασίες που συμβαίνουν συχνά στο ανθρώπινο σώμα θα επιβραδυνθούν από το βαρύτερο D₂ Ω μόρια. Εάν η ποσότητα του βαρέος νερού στο σώμα σας φτάνει το 20% του συνολικού νερού στο σώμα σας, μπορεί να είναι θανατηφόρο.

Άτομα τριτίου, αντί για άτομα δευτερίου, βρίσκονται σε ορισμένες μορφές βαρέος νερού. Επειδή το τρίτιο είναι βαρύτερο και, το πιο σημαντικό, ραδιενεργό, αυτή η έκδοση είναι ακόμη πιο επικίνδυνη. Οποιαδήποτε κατάποση τέτοιων υγρών θα προκαλέσει πραγματική βλάβη και μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την ακεραιότητα του ανθρώπινου DNA.

Το βαρύ νερό δεν είναι ραδιενεργό, ωστόσο, η κατανάλωση βαρέος νερού σε μεγάλες ποσότητες δεν είναι ασφαλής. Το πρόβλημα είναι ότι το βαρύ νερό έχει μεγαλύτερη μάζα από το συνηθισμένο νερό. Η διαφορά μάζας, στην ουσία, εμποδίζει τις βιολογικές λειτουργίες που χρειάζονται νερό. Το δευτέριο έχει επίσης διαφορετική αντιδραστικότητα από το πρωτίου επειδή δημιουργεί ισχυρότερους δεσμούς υδρογόνου.

Συμπέρασμα

Το δευτέριο αντικαθιστά το υδρογόνο στο βαρύ νερό, κάνοντάς το να μοιάζει με συνηθισμένο νερό. Το βαρύ νερό συμπεριφέρεται με τους περισσότερους τρόπους όπως το κανονικό νερό, εκτός από το ότι είναι λίγο βαρύτερο. Το δευτέριο είναι σταθερό, μη ραδιενεργό και έχει σχεδόν τις ίδιες χημικές και ηλεκτρικές ιδιότητες με το υδρογόνο, επομένως συμπεριφέρεται με τους περισσότερους τρόπους όπως το κανονικό νερό. Ως αποτέλεσμα, ένα ποτήρι βαρύ νερό δεν θα έχει μεγάλη επίδραση σε εσάς. Τα φύκια και τα βακτήρια μπορούν να επιβιώσουν σε 100% βαρύ νερό χωρίς κανονικό νερό. Επειδή τα κύτταρα των φυτών και των ζώων είναι πιο περίπλοκα, το πολύ βαρύ νερό προκαλεί ασθένεια ή θάνατο. Το βαρύ νερό βλάπτει τη μίτωση, το είδος της κυτταρικής διαίρεσης που χρησιμοποιείται για την επούλωση τραυματισμών και τη δημιουργία νέων κυττάρων, το οποίο είναι ένα σημαντικό ζήτημα. Οι μιτωτικές άτρακτοι σε κύτταρα που περιέχουν πάρα πολύ βαρύ νερό δεν μπορούν να διαιρέσουν ένα κύτταρο αρκετά ομοιόμορφα ώστε να παράγουν δύο πανομοιότυπα νέα. Ωστόσο, πρέπει να πίνετε και να τρώτε μόνο βαρύ νερό για μερικές ημέρες για να παρατηρήσετε ένα αποτέλεσμα. Οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά μπορούν να επιβιώσουν αντικαθιστώντας το 20% του συνηθισμένου νερού στα κύτταρα με βαρύ νερό.