Paprasto ir sunkaus vandens skirtumai, jų savybės ir panaudojimas. Visi yra girdėję apie vandenį arba H₂O, bet daug mažiau žmonių žino apie „sunkųjį vandenį„. Kuo jis skiriasi nuo įprasto vandens ir kas nutinka, jei jį išgeriate?
Kas yra sunkusis vanduo?
Norint išspręsti sunkiojo vandens paslaptį, pirmiausia reikia suprasti, kas yra izotopai.
Izotopai yra cheminio elemento atomų (ir branduolių) atmainos, turinčios tą patį atominį (eilės) numerį, bet skirtingą masės skaičių.
Vandenilis turi šiuos izotopus: Deuteris yra vandenilio izotopas, turintis vienu neutronu daugiau nei įprastas šio elemento atomas. Dėl šio papildomo neutrono kiekviename deuterio atome jo masė yra beveik dvigubai didesnė už įprasto vandenilio atomo masę.
Kaip ir vandens molekulė (H₂O), sunkiojo vandens molekulė arba deuterio oksidas (D₂O) turi du atomus, sujungtus su vienu deguonies atomu. Vietoj įprastų vandenilio atomų sunkiajame vandenyje yra deuterio atomai.
Kaip ir įprastas vanduo, sunkusis vanduo yra bespalvis, bekvapis skystis. Be to, deuteris yra stabilus izotopas. Tai reiškia, kad sunkusis vanduo nėra radioaktyvus. Sunkiojo vandens molinė masė yra 20 g/mol, o vandens molinė masė – 18 g/mol, todėl sunkusis vanduo yra tankesnis. Kietoje būsenoje deuterio oksido D₂O ledo gabalas vandenyje nuskęsta, o ne plūduriuoja.
Sunkusis vanduo gamtoje yra retas. Deuterio natūraliai yra maždaug 1 iš 6400 vandenilio atomų.
Kokie yra sunkiojo vandens privalumai?
Branduoliniuose reaktoriuose naudojamas sunkusis vanduo. Šiuose reaktoriuose neutronai skrieja neįtikėtinu greičiu ir juos reikia sulėtinti. Sulėtėjęs neutronų judėjimas reaktoriuje užtikrina efektyvią reakciją. Sunkusis vanduo šioje reakcijoje veikia kaip neutronų moderatorius.
Sunkusis vanduo taip pat gali būti naudojamas kaip žymeklis. Izotopinis žymeklis yra bet koks atomas, kurį galima identifikuoti pridėjus jį prie kito mišinio. Toks atomas leidžia mokslininkams „sekti” mišinio pokyčius.
Kas nutinka, jei išgeriate sunkųjį vandenį?
Jei išgersite nedidelį kiekį sunkiojo vandens, tai jums nepakenks. Sunkusis vanduo yra saldaus skonio.
Net išgėrę kelias stiklines D₂O, neapsinuodysite, nes deuteris nėra radioaktyvus, tačiau dėl skysčio tankio pokyčio galite jausti diskomfortą.
Tačiau jei nuolat gertumėte sunkųjį vandenį (kas mažai tikėtina, nes vargu ar pavyks gauti sunkiojo vandens tokiais kiekiais), tai labai pakenktų jūsų sveikatai.
Didelė deuterio atomų masė, palyginti su vandenilio atomais, turės įtakos organizme vykstančioms cheminėms reakcijoms. Sunkesnės D₂O molekulės sulėtins natūralias chemines reakcijas, kurios reguliariai vyksta žmogaus organizme. Jei sunkiojo vandens kiekis pasiekia 20 % viso vandens kiekio jūsų organizme, tai gali būti mirtina. Kai kurios sunkiojo vandens rūšys, pavyzdžiui, su tričio atomais vietoj deuterio, yra pavojingesnės – tritis yra sunkesnis ir, svarbiausia, radioaktyvus. Bet koks tokių skysčių vartojimas gali pakenkti kūnui ir gali paveikti žmogaus DNR vientisumą.
Laimei, retai girdime apie žmones, perdozavusius sunkųjį vandenį, daugiausia dėl to, kad D₂O gamyba yra gana brangi ir daug darbo reikalaujanti. Naudojant elektrolizę, galima pagaminti gryną sunkųjį vandenį, tačiau dauguma žmonių neturi tokios įrangos. D₂O pirkimas taip pat yra labai brangus, nes deuterio oksidas kainuoja daugiau nei 100 USD už 100 gramų.
