ВИДЫ ВОДЫ: Н2О, Т2О, D2O

Авторы
Файлы

Т.И. Шишелова А.В. Бредгауэр А.А. Мухтарова Статья в формате PDF 321 KB

Вода - одно из самых распространенных веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Пpaктически все биохимические реакции в каждой живой клетке - это реакции в водных растворах. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причем не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия - извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов - стала важной отраслью промышленности.

Вода - вещество привычное и необычное. В 1932 году мир облетела сенсация: кроме воды обычной, в природе существует еще и тяжелая вода. В молекулах такой воды место водорода занимает его тяжелый изотоп - дейтерий. Тяжелую воду открыли американские физики Гаральд Юри и Эльберт Осборн. В 1933 году американец Герберт Льюис совместно с Ричардом Макдональдом впервые выделили ее в чистом виде.

В небольших количествах тяжелая вода постоянно и повсеместно присутствует в природных водах, которую от обычной воды можно различить лишь по физическим хаpaктеристикам. В молекулу тяжелой воды входят атомы не легкого водорода - протия (1H), а его тяжелого изотопа - дейтерия (2D), атом которого на единицу тяжелее протиевого, а молекулярный вес тяжелой воды на 2 единицы больше: 20, а не 18. Тяжелая на 10% плотнее обычной, вязкость выше на 23%, кипит при 101,42 °С, замерзает при +3,8 ºС. Содержание тяжелой воды в природных водах не равномерно. Например, в замкнутых водоемах ее больше, поскольку по сравнению с обычной водой она испаряется менее интенсивно. Тяжелой воды больше в местностях с жарким климатом, на поверхности океана на экваторе и в тропиках. Тяжелая вода конденсируется быстрее, чем легкая. Так же невелика доля дейтерия во льдах Гренландии. Тяжелая вода в природе находится в небольших количествах - в миллионных долях процента. Тяжелая вода - очень важное промышленное сырье для атомной энергетики, эффективный замедлитель быстрых нейтронов. Так, 1 г дейтерия при термоядерном распаде дает в 10 млн. раз больше энергии, чем 1 г угля при сгорании. Тяжелая вода действует негативно на жизненные функции организмов; это происходит даже при использовании обычной природной воды с повышенным содержанием тяжелой воды.

Позднее, при выяснении фpaкционного состава воды была обнаружена сверхтяжелая вода Т₂О. В ее составе место водорода занимает его природный изотоп, еще более тяжелый, чем дейтерий. Это тритий (Т), который в отличие от дейтерия он радиоактивен, атомная масса его равна 3. Тритий зарождается в высоких слоях атмосферы, где идут природные ядерные реакции. Он является одним из продуктов бомбардировки атомов азота нейтронами космического излучения. Ежеминутно на каждый квадратный сантиметр земной поверхности падают 8- 9 атомов трития.

В небольших количествах сверхтяжелая (тритиевая) вода попадает на Землю в составе осадков. Во всей гидросфере Земли насчитывается лишь около 20 кг Т₂О. Тритиевая вода распределена неравномерно: в материковых водоемах ее больше, чем в океанах; в полярных океанских водах ее больше, чем в экваториальных. По своим свойствам сверхтяжелая вода еще заметнее отличается от обычной: кипит при 104 ºС, замерзает при 4-9 ºС, имеет плотность 1,33 г/см³. Сверхтяжелую воду применяют в термоядерных реакциях. Она удобнее дейтериевой, так как очень удобна в определении.

ДЕМОГРАФИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА ГОСУДАРСТВА: ПЕРСПЕКТИВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 257 KB...