Обычно формула тяжелой воды записывается как D2O. По внешнему виду оксид дейтерия не отличить от обычной воды. Он прозрачный и не имеет запаха.

Что значит "тяжелая вода"

Что такое тяжелая вода? Это название применяется для обозначения тяжеловодородной воды, которая также называется оксидом дейтерия. Химическая формула вещества такая же, как и у обычной воды. Отличие состоит в том, что вместо 2 атомов легкого водородного изотопа присутствуют 2 атома тяжелого. Кислород по изотопному составу идентичен кислороду в воздушных массах.

Есть и так называемая "тяжелая вода". Она содержит тритий. В общем вещество имеет до 9 модификаций, то есть именно столько видов тяжелой воды представлено в природе и быту. В каждом из типов присутствует особый состав трития, дейтерия и других изотопов. Сверхтяжелой воды в общей массе жидкости крайне мало. В литре присутствует только одна молекула.

Сколько весит

Показатель составляет 20,034 г/моль против 18,01528 у легкой воды. Именно поэтому оксид дейтерия называют тяжелым, поскольку он буквально больше весит. Благодаря этому свойству происходит замедление процессов обмена, что играет важную роль при управлении термоядерным синтезом.

В домашних условиях как добыть

Выделение оксида дейтерия для его последующего удаления возможно самостоятельно с помощью таяния. Порядок действий:

  • взять нужный объем жидкости и очистить от посторонних примесей (магния, хлора и др.);
  • нагреть до образования белого пара и остудить;
  • налить в посуду из стекла или металла, отправить в морозильник;
  • дождаться первичного замерзания, снять тонкую ледяную корочку, перелить в другую тару и снова поставить в холодильник.

Образовавшийся слой льда является оксидом дейтерия. Останется только удалить его за ненадобностью.

Смотреть с третей минуты 10 секунд

Физические свойства

Простой обыватель не отличит по внешним свойствам тяжелую воду от обычной. Однако есть определенные характеристики, которые все же отличают это вещество.

Запах

Тяжелая вода ничем не пахнет. По этому свойству отличить ее от обычной не представляется возможным. Если все-таки чувствуется хлорный, гнилостный или любой другой неприятный запах, это свидетельствует о том, что что-то не в порядке с самим источником. Причина может быть в присутствии отходов производства или процессе разложения водных растений.

Цвет

В любых вариантах оксид дейтерия абсолютно прозрачен. По этой причине любой человек может случайно выпить стакан тяжелой воды, спутав с обычной. На вкус может показаться, что она немного сладкая.

Если вода имеет не бесцветная, а имеет коричневатый, серый оттенок, видны плавающие частицы, то это говорит о присутствии посторонних примесей, а не о повышенном содержании оксида дейтерия.

Температура кипения

По этому признаку уже можно дифференцировать тяжелую воду от обычной. Показатель составляет 101,4°С. Конечно, в быту определить эту разницу вряд ли получится, но с помощью специальных приспособлений это легко удается.

Температура замерзания, или кристаллизации, также выше, чем у обычной воды (3,81°С). На этой отметке начинает формироваться лед.

Молекулярная масса и плотность

Как было рассмотрено выше, вещество весит 20,034 г/моль.

Плотность определяется при температуре воздуха 25 градусов. У тяжелой воды она составляет 1,1042 г/см3 против 0,997 г/см3 у обычной. Из-за этого наблюдается снижение поглощения нейтронов, замедляются химические реакции.

Вязкость

При температуре 20 градусов Цельсия вязкость тяжелой воды составляет 1,2467 сП, что на 24% выше, чем у обычной. Это определяет эксплуатационные свойства оксида дейтерия и влияет на замедление химических процессов.

Растворимость

Тяжелая вода хорошо смешивается не со всеми веществами. Это быстро происходит в случае с этанолом, чего нельзя сказать о диэтиловом эфире. Соли растворяются тяжелее, чем в обычной H2O. Такой показатель считается преимуществом, поскольку так можно предупредить различные загрязнения в технологической среде.

Как человек реагирует на потребление

Здоровый живой организм способен противостоять болезнетворным микроорганизмам и другим вредным воздействиям среды, когда все процессы происходят в нормальном режиме. При сбоях наблюдаются проблемы со здоровьем, замедляется метаболизм. Атомы дейтерия меняют структуру ДНК, способны спровоцировать опухолевые новообразования и привести к летальному исходу. Дейтерий замедляет биохимические реакции, вызывающие патологии.

Человеческое тело на ¾ состоит из воды. По данным ученых в 1 л воды содержится 150 мл оксида дейтерия. Получается, что за всю свою жизнь каждый человек выпивает в среднем 15 л этого вещества. Сколько дейтерия содержится в окружающей среде, зависит от климата конкретной местности. Если наблюдается так называемое глобальное потепление, содержание дейтерия в воде будет больше. В холодных широтах его гораздо меньше.

Тяжелая вода в жизни человека

В малых количествах оксид дейтерия присутствует во всех источниках натурального происхождения. Он есть в реках, озерах, небольших ключах, в дождевых осадках и талых водах. Получается, что тяжелая вода так или иначе участвует в жизнедеятельности и неизбежно попадает в организм в безопасной концентрации.

Нужно внимательно следить, чтобы в пищу попадало как можно меньше оксида дейтерия. Нельзя пить морскую воду, опресненную обратным осмосом. Таким способом будет получена жидкость с еще большим содержанием изотопного соединения.

Можно встретить мнение, что дейтерий накапливается при кипячении воды. Это правда, но его концентрация мала и не может влиять на организм человека.

Ученые полагают, что в целом дейтерид негативно влияет на все живое. Однако после проведения исследований на воздействие вещества на раковые клетки были получены неоднозначные результаты. У одних испытуемых животных патологические структуры исчезали. Другие существа погибали от присутствия концентрированной дейтериевой воды. Таким образом, исследователям еще предстоит узнать механизм действия состава на флору и фауну, а также выделить полезные свойства и условия их поддержания.

Отравление тяжелой водой

Отравление, сопровождающееся тяжелой симптоматикой, происходит только в том случае, когда тяжелая вода употребляется систематически и в большом объеме. Шанс получить такую дозу в быту очень мал, потому что производство вещества стоит дорого, приобрести его трудно. Исключение составляют населенные пункты со стоками вблизи атомных электростанций.

Как влияет на живые организмы

Вместе с активным применением тяжелой воды в энергетике ученые начали прослеживать, как она воздействует на человека и другие живые организмы. Вещество играет важную роль в биологических процессах. В норме его концентрация крайне мала, и риск употребить жидкость высокой концентрации невысок.

Тяжелая вода признана токсическим соединением. Исследователи доказали, что состав отрицательно влияет как на растения, так и на животных. Однако бактерии, грибы и некоторые представители флоры адаптируются к таким условиям. Сколько времени потребуется на привыкание, зависит от вида организма. Самыми адаптированными признаны чайный гриб и хлорелла, которым нужно от 1 до 6 суток.

Ученые нашли закономерность — чем сложнее живая клеточная структура, тем дольше она привыкает к дейтериду. Таким образом, вещество не зря называют мертвой водой.

Где и для чего применяется

Поначалу тяжелая вода не нашла своего применения. Однако со временем ученые пришли к мнению, что оксид дейтерия имеет практическую пользу. Существует несколько сфер, где может использоваться вещество.

В ядерных технологиях

Физики современности утверждают, что это топливо будущего. Некоторые думают, что тяжелая вода со временем станет источником бесконечной энергии. Это не миф, ведь уже сейчас оксид дейтерия может управлять термоядерным синтезом.

Коммерческий оборот тяжелой воды контролируется во многих странах. Это важно, потому что позволяет обезопасить население от использования опасных неподконтрольных устройств, функционирующих на природном уране.

В ядерных реакторах

В этом случае тяжелая вода используется для:

  • Замедления нейтронов. Поддерживается необходимая скорость синтеза, и нет необходимости монтировать стержни из графита.
  • Отведения тепла из участков с цепной реакцией. Это практичный и сравнительно дешевый вариант.

В роли изотопного индикатора в химии

Тяжелая вода применяется в биологии и иной научной деятельности, где не обойтись без ее использования. К примеру, если взять оксид дейтерия в маленькой концентрации, можно предупредить размножение и распространение бактерий, вирусов и других патогенных микроорганизмов.

Исследователи пришли к поразительным результатам, изучая закономерности приема в пищу жидкости с определенной концентрацией D2O и проведя анализы воды на тяжелые металлы:

  • приобретение организмом антимутагенных свойств, приближение полового созревания;
  • отступление онкологических заболеваний, сопряженное с преждевременным старением организма;
  • активный набор массы тела крупным рогатым скотом.

Отличия легкой и тяжелой воды

Оксид дейтерия отличается от обычной воды следующими свойствами, рассмотренными выше:

  1. молекулярная масса;
  2. плотность;
  3. вязкость;
  4. температура кипения и замерзания.

Оксид дейтерия мало распространен в природе, сверхтяжелая вода почти не встречается. Она подавляет все живые организмы, замедляя метаболизм. И растения, и животные погибают при постоянном воздействии тяжелой воды, поэтому она называется мертвой.

Для человека дейтериевая вода не является такой опасной. Можно выпить несколько стаканов жидкости, и через несколько недель вещество покинет организм.

Какая польза

Вещество используется в ядерных сферах. Оно замедляет нейтронные реакции и способствует эффективной работе реактора.

Оксид дейтерия нужен как изотопный индикатор. Он действует как атом, который может быть отделен от остальной массы при добавлении. Так исследователи могут прослеживать изменения в смесях.

Что случится если выпить

Если употребить тяжелую воду в небольшом количестве, это никак не отразится на состоянии организма. За одни раз допустимо выпить до литра жидкости, она полностью выведется за 1-2 недели. Поэтому не стоит переживать, если случайно получилось выпить не из того стакана. Возможно появление неприятных ощущений (незначительный дискомфорт из-за изменений давления).

Если пить такую воду систематически, это принесет существенный урон организму:

  • нарушится целостность молекул ДНК;
  • замедлятся обменные процессы.

Все это неизбежно приведет к проблемам со здоровьем. Если концентрация D2O в общем объеме жидкости дойдет до 20%, это вероятен летальный исход.

Оксид дейтерия

Это второе название тяжелой, или тяжеловодородной воды. Вещество играет важную роль в биологических процессах. Однако в целом тяжелая вода негативно влияет на все живое, вызывая необратимые последствия. Некоторые растения и другие организма могут адаптироваться к существованию в такой среде.

Химические реакции, происходящие с участием оксида дейтерия, протекают медленнее, чем с обычной водой. При продолжительном электролизе изотоп склонен к накоплению.

Таким образом, тяжелая вода — это жидкость, в которой вместо атомов водорода присутствует дейтерий. Небольшое количество вещества находится во всех водоемах в мире (озерах, реках и др.), но его влияние на человеческий организм неощутимо. Если пить тяжелую воду регулярно,это приведет в замедлению биологических процессов, изменению структуры ДНК и последующей гибели.