Kas tiksliai yra sunkusis vanduo? Jei girdėjote apie šį terminą, bet nesate tikri dėl jo pobūdžio, šis straipsnis skirtas jums. Yra tam tikrų skirtumų su įprastu vandeniu (vadinamu lengvuoju vandeniu) tiek charakteristikomis, tiek panaudojimu.
Todėl šiame straipsnyje mes jums papasakosime viską, ką reikia žinoti apie sunkusis vanduo, jo savybės, panaudojimas ir daug daugiau.
Kas yra sunkus ar kietas vanduo?
Cheminiai elementai paprastai turi keletą izotopų, o tai rodo, kad vienas elementas gali egzistuoti įvairiomis formomis, priklausomai nuo jo vidinės struktūros. Šį reiškinį iliustruoja sunkiajame vandenyje randamas vandenilis.
Atsižvelgiant į vandens struktūrą, vaizduojamas kaip H2O, mes turime omenyje šviesų vandenį, nesvarbu, ar tai suprantame, ar ne. Priešingai, yra tokios pat sudėties molekulė, kurioje vandenilis yra pakeistas ne labiausiai paplitusiu izotopu, vadinamu protiumu, o sunkesniu elemento izotopu, vadinamu deuteriu.
Kokie skirtumai atsiranda dėl vandenilio izotopų pasikeitimo lyginant lengvąjį ir sunkųjį vandenį?
Skirtumai tarp sunkaus ir lengvo vandens
Bet koks medžiagos, įskaitant vandenį, molekuliniu lygmeniu įvykęs pakitimas keičia jos savybes ir charakteristikas. Todėl Deuterio įtraukimas į sunkiojo vandens H2O išskiria jį nuo lengvojo vandens.
Molekuliniu lygmeniu pastebėtas skirtumas rodo, kad lengvajame vandenyje yra protonas ir jo branduolyje nėra neutronų, o sunkųjį vandenį sudaro protonas ir papildomas neutronas. Šis dviejų vandenilio izotopų skirtumas yra pagrindas deuterį klasifikuoti kaip sunkųjį izotopą.
Sunkusis vanduo turi didesnę molekulinę masę, palyginti su lengvu vandeniu. Be to, jis turi didesnį tankį nei lengvas vanduo. Sunkusis vanduo taip pat turi didesnį rūgštingumą, palyginti su lengvu vandeniu.
Be pirmiau minėtų medžiagų ir savybių skirtumų, nereikėtų pamiršti ir skirtumų tarp sunkaus vandens bei lengvo ar įprasto vandens suvartojimo. Tiesą sakant, didelio kiekio sunkaus vandens suvartojimas gali sukelti reikšmingų biocheminių pokyčių organizme.
Ar galima gerti sunkų vandenį?
Sunkaus vandens suvartojimo klausimas kyla dėl to, kad įprastai naudojamame vandentiekio vandenyje yra minimalus jo kiekis.
Nors nedidelis kiekis gali nekelti didelės rizikos, didelio kiekio sunkaus vandens suvartojimas gali sukelti ląstelių pokyčius, priskiriama skirtingai vandenilio atomų masei, palyginti su lengvuoju vandeniu.
Viena iš per didelio sunkaus vandens suvartojimo pasekmių yra galvos svaigimas, atsirandantis dėl tankio pokyčių, kuriuos jis sukelia vidinės ausies skystyje – regione, kuriame yra pusiausvyros organas.
Todėl patariama, kad nors nedideli kiekiai paprastai nesukelia problemų, geriau vartoti lengvą, o ne sunkų vandenį, ieško maksimalaus grynumo vandens. Tačiau kokių priemonių galima imtis, kad į mūsų gyvenamąsias patalpas tiekiamas vanduo iš čiaupo būtų be priemaišų? Kokius metodus galima naudoti norint pašalinti iš vandens nešvarumus ir sunkiuosius metalus?
Nors buvo įrodyta, kad norint pasireikšti žalingi padariniai, reikia sunaudoti daug sunkaus vandens, pasikartojantis klausimas išlieka: kaip galiu užtikrinti, kad mano namuose esančio sunkaus vandens lygis neviršytų priimtinų ribų?
Vartodami vandenį iš čiaupo, Mes priimame visas galimas priemaišas ar kenksmingas medžiagas, kurios gali būti jo sudėtyje. Todėl efektyviausias būdas užtikrinti aukščiausios kokybės ir grynumo vandentiekio vandens suvartojimą yra atvirkštinio osmoso sistemos įrengimas.
Šiose valymo sistemose naudojami filtrai, skirti pašalinti teršalus, tokius kaip kalkės ir sunkieji metalai, kurie, nors ir nėra būdingi aukštos kokybės vandeniui, kartais gali būti vandentiekio vandenyje.
Sunkaus vandens naudojimas
Jau matėme, kad sunkusis vanduo negali būti vartojamas dideliais kiekiais. Tačiau jis plačiai naudojamas pramonės srityje. Pažvelkime į keletą svarbių sunkiojo vandens naudojimo būdų:
- Branduoliniuose reaktoriuose sunkusis vanduo pirmiausia naudojamas kaip moderatorius ir aušinimo skystis.. Reikšmingas sunkiojo vandens reaktorių pranašumas yra galimybė naudoti natūralų uraną kaip kurą, taip išvengiant brangaus urano sodrinimo proceso.
- Neutronų sklaidos eksperimentai: Fizikos ir biologijos srityse sunkusis vanduo vaidina svarbų vaidmenį neutronų sklaidos eksperimentuose. Pakeisdami deuteriu normalius vandenilio atomus junginyje, mokslininkai gali nustatyti šio junginio struktūrą ir dinamiką.
- Deuterio izotopų ženklinimas dažnai naudojamas biologiniai eksperimentai, skirti stebėti medžiagų absorbciją ir metabolizmo kelius ląstelėse ar organizmuose. Chemijos srityje pastebimas skirtumas tarp vandenilio ir deuterio leidžia naudoti sunkųjį vandenį BMR (branduolinio magnetinio rezonanso) srityje.
- Spektroskopija ir FTIR (Furier transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopija), kuri palengvina spektrinių duomenų analizę ir interpretavimą.
- Deuterio gamyba: Pagrindinis deuterio šaltinis yra sunkusis vanduo, kuris randamas kariniame kontekste (kaip branduolinių ginklų sudedamoji dalis), pramonės sektoriuose (naudojamas kaip žymėjimo priemonė farmacijos srityje) ir moksliniuose tyrimuose (ypač tyrimuose, susijusiuose su izotopiniu poveikiu). ).
Ar sunkus vanduo kenkia jūsų sveikatai?
Mažai žinoma apie žalingą sunkaus vandens poveikį sveikatai. Atsižvelgiant į tai, kad vienas iš 7.000 vandenilio atomų yra deuteris ir kad žmogaus organizmą sudaro 75% vandens, greičiausiai jis jau yra Jūsų venose yra nuo 6 iki 8 gramų sunkaus vandens.
Tokiais kiekiais tai neturėtų būti pavojinga, nes tada visi mirtume. Mes žinome, kad ryšys tarp deuterio ir deguonies D2O yra šiek tiek stipresnis nei ryšys H2O.
Taip pat žinome, kad daugeliui cheminių procesų, kurie palaiko mus gyvus, reikalingas vandens padalijimas į vandenilį ir deguonį. Kadangi D2O molekulėms suskaidyti reikia daugiau energijos, šie procesai gali sulėtėti arba visiškai sustoti ir kažkaip mus nužudyti.
Tikiuosi, kad naudodamiesi šia informacija galėsite daugiau sužinoti apie tai, kas yra sunkusis vanduo ir kaip jį naudoti.