Тяжелая вода польза и вред

Все слышали о воде или H2O, но гораздо меньше людей знают о «тяжелой воде». Чем она отличается от обычной и что будет, если ее выпить? Об этом в нашей статье.

Коллаж картины Алексея Венецианова «Встреча у колодца».

Что такое тяжелая вода?

Чтобы разгадать тайну тяжелой воды, нужно сначала понять, что такое изотопы.

Изотопы (от др.-греч.  — «равный», «одинаковый», и  — «место») — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа

Энциклопедия «Британника»

Водород имеет следующие изотопы.

Изотопы водорода: протий, дейтерий и тритий.

Дейтерий – это изотоп водорода, который содержит на один нейтрон больше, чем обычный атом этого элемента. Из-за этого дополнительного нейтрона в каждом атоме дейтерия, его масса практически вдвое больше массы атома обычного водорода.

Также как и молекула воды (H2O), молекула тяжелой воды или оксид дейтерия (D2O) имеет два атома, связанных с одним атомом кислорода. Вместо обычных атомов водорода тяжелая вода содержит атомы дейтерия.

Тяжелая вода

Как и обычная вода, тяжелая вода – это жидкость без цвета и запаха. Более того, дейтерий является стабильным изотопом. Это означает, что тяжелая вода не радиоактивна. Молярная масса тяжелой воды 20 г/моль, а вода имеет молярную массу 18 г/моль, из-за этого тяжелая вода более плотная. В твердом состоянии кубик льда оксида дейтерия D2O будет тонуть в воде, а не плавать.

Кубики льда тяжелой воды будут тонуть. Источник изображения: depositphotos.com

В природе тяжелая вода встречается редко. Соотношение тяжелой и обычной воды составляет где-то 1: 20 000 000 молекул.

Какая польза от тяжелой воды?

Тяжелая вода используется в ядерных реакторах. В этих реакторах нейтроны движутся с невероятной скоростью и должны быть замедлены. Замедленное движение нейтронов в реакторе обеспечивает эффективное протекание реакции. Тяжелая вода выступает в качестве замедлителя нейтронов в этой реакции.

Тяжелая вода также может быть использована в качестве индикатора. Изотопный индикатор – это любой атом, который может быть идентифицирован при добавлении в другую смесь. Такой атом позволяет ученым «отслеживать» изменения в смеси.

Что будет если выпить тяжелую воду?

Если вы выпьете небольшое количество тяжелой воды, то это никак не повлияет на вас.  Тяжелая вода имеет сладковатый привкус.
Даже выпив несколько стаканов D2O вы не отравитесь, потому что дейтерий не радиоактивен, зато вы можете почувствовать дискомфорт из-за изменения плотности жидкости.

Стакан тяжелой воды? :). Источник изображения: fotosearch.ae

Также вы, вероятно, ощутите небольшое изменение давления жидкости в ваших ушах. Тем не менее, это количество не должно причинить серьезного вреда вашему организму, Через несколько дней весь дейтерий будет выведен из вашего тела.

Однако, если вы будете постоянно пить тяжелую воду (что маловероятно, поскольку, вы вряд ли сможете раздобыть тяжелую воду в таких объемах), то это будет очень вредно для вашего здоровья. 

Потребление избыточного количества D2O может привести к летальному исходу. Источник изображения: e-wiki.org

Большая масса атомов дейтерия по сравнению с атомами водорода повлияет на химические реакции, которые происходят в организме. Более тяжелые молекулы D2O будут замедлять естественные химические реакции, которые регулярно происходят в теле человека. Если количество тяжелой воды достигнет 20% от общего количества воды в вашем организме, то это может привести к летальному исходу. Некоторые виды тяжелой воды, например, с атомами трития вместо дейтерия более опасны -тритий тяжелее и, что более важно, радиоактивен. Любое употребление таких жидкостей приведет к телесным повреждениям и может повлиять на целостность ДНК человека.

К счастью, мы крайне редко слышим о передозировке людей тяжелой водой, главным образом, потому что получение D2O весьма дорого и трудоемко. Используя электролиз, можно получить чистую тяжелую воду, но большинство людей не имеют доступа к такому оборудованию. Покупка D2O также обходится очень недешево, стоимость оксида дейтерия более 100 долларов за 100 гр.

Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

Источник

Тяжелая вода имеет ту же формулу, что и обычная, но вместо атомов водорода в ней содержатся его изотопы, именуемые дейтерием. По своему внешнему виду она не отличается от водопроводной воды и представляет собой бесцветную жидкость без запаха и вкуса.

Общие сведения

Что такое тяжелая вода, впервые поведал Гарольд К. Юри ещё в 1931 году. А два года спустя Гилбертом Ньютоном Льюисом впервые была получена чистая тяжёловодородная вода. Её второе название – окись дейтерия. Формула тяжёлой воды — D2О. Она состоит из атомов кислорода и водорода, которые содержатся в ней в форме дейтерия. По сравнению с водородом, дейтерий приблизительно в два раза тяжелее. Поэтому молекулярная масса обычной воды составляет 18 г/моль, в то время как вес тяжёлой – примерно 20.

Читайте также:  Розмарин польза и вред как принимать

Существует миф, который гласит, что долгое кипячение природной воды приводит к повышению концентрации тяжёлой, что может негативно сказаться на человеческом здоровье. Однако это далеко не так: в действительности эта концентрация ничтожно мала. Кроме этого, доказан факт, что тяжёлая вода не является ядовитой. Она считается слаботоксичной. В её среде продолжительность химических реакций, по сравнению с простой водой, снижается.

Основные свойства

К тяжёлой воде учёные давно проявляют повышенный интерес. Ведь сразу же после её получения стало очевидным, что она наделена особыми свойствами, которые отличаются от обычной воды. Тяжёлая вода – это жидкость, которая является абсолютно непригодной для развития и жизни в ней микробов, рыб или червей. Она противопоказана для употребления животными, поскольку после утоления жажды ею они просто погибнут.

Аэробные растения не способны с её помощью стимулировать свою жизненную активность. Однако в тяжёлой воде прекрасно развиваются водоросли и бактерии. Изучая свойства тяжёлой воды, учёные пришли к выводу, что она имеет значение не только как лабораторный компонент. Оказалось, что она входит в состав обычной воды. Правда, содержание тяжёлой воды в ней имеет очень малую концентрацию.

Физические свойства тяжёлой воды значительно отличаются от обычной воды. Например, закипает она при t101,4 °С, замерзает — при 3,81 °C. Она обладает плотностью (ρ) — 1,1 г/см3 при t25 °C. Её вязкость на 20% превышает показатель питьевой воды. Практически все соли растворяются в ней намного хуже, чем в других водах. Немаловажное свойство тяжёлой воды – неспособность поглощать нейтроны.

Применение тяжёлой воды

Учёные, которые открыли тяжелую воду – D2О, долго не понимали, какую пользу она может приносить. И только через определённый промежуток времени другие исследователи раскрыли её промышленные и научные возможности. На сегодняшний день её активно применяют:

  • в ядерных технологиях;
  • в работе ядерных реакторов, где с их помощью осуществляется торможение нейтронов. Также её используют как теплоноситель;
  • как изотопный индикатор в физике, химии, гидрологии, биологии;
  • в качестве детектора определённых элементарных частиц.

Поскольку сегодня активно изучается вероятность применения дейтерия в качестве топлива при управляемом термоядерном синтезе, возможно, что очень скоро тяжёлую воду будут использовать как новый источник энергии. Стоит отметить, что, кроме тяжёлой, существуют ещё полутяжёлая, сверхтяжёлая вода, а также некоторые модификации изотопов.

Отличия между легкой и тяжелой водой

Визуальное сравнение легкой и тяжелой воды даст возможность убедиться, что по своим внешним признакам они не отличаются. Разницу может ощутить организм человека. С помощью тяжёлой воды замедляются все реакции, а при накоплении дейтерия в организме тормозятся все обменные процессы. В результате необратимые возрастные изменения ускоряются, что влечёт за собой развитие многих болезней, включая онкологические.

А вот лёгкая вода, которая имеет восстановленную структуру, является физиологически очень ценной жидкостью, поскольку:

  • доставляет клеткам человеческого организма запас энергии при помощи отрицательного окислительного потенциала;
  • отличается слабощелочным рН, который соответствует внутриклеточной и межклеточной жидкости;
  • благотворно влияет на обмен веществ благодаря сниженному поверхностному натяжению;
  • обеспечивает антиоксидантную защиту клеток.

Тяжелая вода в жизни человека

Очень часто тяжёлую воду, угнетающую всё живое, называют мёртвой. Она содержится практически во всех водах: в реках, морях, озёрах, снеге, дожде… Интересным фактом является то, что в осадках в виде дождя дейтерия несколько больше, чем в снеге. Поскольку, по мнению некоторых исследователей, избыточное употребление тяжелой воды провоцирует многие заболевания, в некоторых случаях необходимо контролировать количество ее потребления.

Ввиду того, что с помощью механических фильтров избавиться от неё невозможно, пожалуй, единственный способ, когда тяжелая вода в домашних условиях может быть отделена от обычной, — при приготовлении талой воды. Именно в ледяной корочке, которая образуется первой при замерзании, содержится дейтерий тяжёлой воды. Поэтому эту корочку необходимо удалить сразу после её появления.

Однако, следуя принципу, что в природе не бывает ничего лишнего, свойства тяжёлой воды и польза от её применения в разных сферах требует тщательного изучения. Ведь она имеет потенциал, который должен быть реализован в будущем.

Читайте также:  Лицо в пользу которого переводится вексель

Тяжелая вода. Изотопы: Видео

Источник

derujovmatvey  ·  24 ноября 2018

11,7 K

Editor. Writer. Perfumer arter. Travel. Road&bike. See. Calm

Тяжелая вода, она же оксид дейтерия, по химическому составу такая же, как обычная вод, и выглядит точно так же. Но вместо атомов водорода в ней присутствуют тяжелые изотопы водорода, тоже 2. Поэтому химическая формула тяжелой воды не Н2О, а 2Н2О или D2O.

В природе она тоже присутствует, примерно в соотношении 1:5500. Хотя на самом деле дейтерий в природной воде не полностью находится в составе тяжелой воды, частично он входит в полутяжелую воду (HDO).

Получают тяжелую воду многократным электролизом воды, она накапливается в остатке электролита. Метод изотопного обмена в системе вода-водород и электролиза воды позволяет получить тяжелую воду с максимальным содержанием дейтерия 99.99 % ат. Производство ее энергоемкий процесс, поэтому стоимость ее в среднем 200 долларов за 1 килограмм.

Тяжелую воду используют в атомной энергетике, в реакторах, для торможения нейтронов, поскольку она практически не поглощает их, а также как теплоноситель.

В химии и биологии тяжелую воду применяют как изотопный индикатор, а в физике элементарных частиц – как детектор нейтрино.

Тяжелая вода влияет на различные биологические процессы, например, замедляет рост бактерий, грибов, водорослей, высших растений и животных тканей. Вода с концентрацией дейтерия меньше 50% способствует увеличению числа семян у растений и биомассы и имеет также ряд других свойст. Ведутся исследования по применению тяжелой воды с содержанием дейтерия ниже 25% для лечения онкозаболеваний, но пока результаты неоднозначны.

Тяжелая вода – это вода с высокой концентрацией ихотопов кислорода или водорода. В тяжелой воде очень многие химические реакции значительно замедляются либо совсем прекращаются. Такая вода препятствует развитию бактерий, грибов, водорослей. Получают ее в несколько этапов каскадного электролиза, чем выше этап тем больше концентрация тяжелой воды.

А почему не сообщается, что тяжёлая вода используется для изготовления ядерной бомбы?

Что будет, если выпить тяжелой воды?

Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее, по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки)показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой. Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие, которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле. Простейшие способны адаптироваться к 70 % раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде. Человек может без видимого вреда для здоровья выпить несколько стаканов тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней.

Таким образом, тяжёлая вода гораздо менее токсична, чем, например, поваренная соль. Тяжёлая вода использовалась для лечения артериальной гипертензии у людей в суточных дозах от 10 до 675 г D2O в день.

Что происходит с водой при ионизации постоянным током?

Главный редактор издания «Популярный университет», химик по образованию…  ·  popuni.ru

При прохождении через воду постоянного тока происходит ее электролиз. При этом молекулы воды расщепляются на водород и кислород. Однако, чтобы это произошло, вода обязательно должна содержать какие-либо примеси, увеличивающие ее проводимость. Чтобы лучше понять это, обратимся к химии и физике процесса электролиза.

В обычном состоянии вода находится по большей части в виде нейтральных молекул, которые хаотично перемещаются в растворе. Однако даже в хорошо очищенной воде присутствуют ионы — заряженные частицы, образующиеся при распаде молекул. Молекулы воды распадаются на ионы после столкновений друг с другом, в ходе которых выделяется достаточное количество энергии для поляризации и разрыва связей, соединяющих атом водорода с группой OH.

Как известно, именно ионы в растворах способны проводить электрический ток. Чем их больше, тем лучше проводимость раствора — его способность переносить электроны. При небольшом количестве ионов, которое наблюдается в хорошо очищенной воде, проводимость очень низкая, поэтому такая вода практически не способна принимать их и подвергаться электролизу. Однако при добавлении в раствор таких солей, как, например, карбонат натрия, существенно поднимает его проводимость и позволяет идти электролизу воды. При электролизе молекула воды принимает электроны и расщепляется на водород и кислород.

Но для лучшего начала этого процесса подойдут далеко не все соли. Например, обычная пищевая соль, хлорид натрия, не позволит идти электролизу воды на обоих электродах. Вместо этого на одном из электродов будет выделяться хлор, а не кислород. На другом же конце также будет выделяться водород. Все это регламентируется простыми правилами выбора катионов и анионов солей, добавляемых в реакционную среду.

Читайте также:  Банановая кожура польза и вред для организма

Прочитать ещё 1 ответ

Правда ли, что вода меняет структуру от произнесенных слов?

Арт-директор, дизайнер, рационалист, скептик

Пока я писал, тут уже ответили 🙂 Да, ваши слова, как звук, создают волновое движение, часть волн пройдёт через воду, а часть этих волн будет поглощена и увеличит температуру воды. Это всё, что произойдёт с водой. Но эти изменения будут чрезвычайно незначительны.

Давайте разберёмся, что такое вода. В нормальных условиях это жидкость. Что делает воду жидкой? Водородные связи. Между молекулами воды возникают временные связи, молекулы как бы «липнут» друг к другу. Такие образования из молекул называются агрегатами. Связи то образуются, то рвутся, молекулы могут перемещаться в объёме, но не так свободно, как в газообразном состоянии и получается, что жидкость жидкая 🙂

Вы когда-нибудь видели такую штуку, как «кинетический песок»? Вот эта штука очень наглядно демонстрирует принцип похожий тому, как ведёт себя жидкость (конечно, очень вязкая). Там используется вязкий полимер, который заставляет песчинки слипаться друг с другом. Конечно, это не жидкость, здесь очень велико трение между песчинками.

Так вот, какая же может быть у воды структура? Среднее время жизни водородных связей порядка нескольких пикосекунд (10 в -12 степени). Да и если бы агрегаты воды были очень стабильными, то как вода могла бы быть жидкой?

Единственная структурированная вода — лёд. Нет, музыка никак не влияет на формирование льда (кроме оговоренного выше), как бы там не показывали в ненаучных фильмах по телевизору. Формирование кристаллов очень сложный процесс, который зависит от множества факторов: примесей, частичек мусора, скорости охлаждения, давления и других.

Всё эту чушь придумал некий Жак Бенвенист, кто бы вы думали? Гомеопат. Да-да, один из тех, кто пытается лечить грипп вытяжкой из печени барбарийской утки, в которой якобы есть несуществующие бактерии (оциллококки), разбавленную до состояния, когда содержание вещества в растворе меньше одной молекулы. Сам Жак аж дважды схватил Шнобелевскую премию за свои «исследования».

Сила слов, материальность мысли — всё это часть примитивного «магического» мышления. Это всегда пугало и вдохновляло людей. Попытки дать мифическому научное объяснение предпринимались неоднократно, но всегда безуспешно. Нет, слова лишь греют воздух 🙂

Прочитать ещё 1 ответ

Что такое испытание медными трубами и почему оно считается самым тяжелым?

Редактор в IT-издании. После 20 лет жизни в Москве уехал на Урал.

Считается, что в жизни человек должен пройти через огонь и воду, причём есть мнения, что об этом говорили ещё в древние времена, в частности, высказывания на эту тему приписывают Аристофану, Плутарху, Вергилию, Горацию и другим известным людям античности. Понятное дело, что в их времена не было речи про медные трубы – это появилось тысячелетиями позже, а именно во время Отечественной войны 1812 года, тогда его больше употребляли в военных произведениях, по всей видимости, пытаясь подчеркнуть, что испытание проходит славой. Примечательно, что этот фразеологизм есть в русском, украинском и белорусском языках, больше нигде его не встречают.

Православный преподаватель Сергей Комаров так трактует понятие о медных трубах:

Есть такое античное выражение: огонь, вода, и медные трубы. Древнее изречение говорит о всех испытаниях, которые бывают в нашей жизни. Огонь и вода есть  внешние трудности. Медные трубы – это духовно-нравственные испытания славой, всеобщим признанием, богатством, величием внешних форм. Так вот, Русская Церковь наиболее уязвима именно последним искушением.

Нравственные испытания – самые трудные, их выдерживают не все, кто прошёл через огонь и воду. По всей видимости, речь идёт о том, что пройдя два предыдущих этапа и оказавшись на последнем, человек под влиянием славы и популярности может изменить своё поведение, может стать вовсе другим человеком, попереть свои нормы нравственности. Говоря проще, ваше ЧСВ достигает невиданных высот и вы расслабляетесь, забывая, что всё ещё являетесь человеком. Человеку трудно устоять перед гордыней (вроде бы это к тому же один из грехов). В этом и есть сложность испытания – перебороть гордыню.

Прочитать ещё 5 ответов

Источник