Сравнение свойств легкой и тяжелой воды сообщение по химии 8 класс

Обновлено: 18.05.2024

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.

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.

Тяжелая вода - это вода, которая имеет ту же формулу что и обычная вода, но вместо двух атомов обычного лёгкого изотопа водорода содержит два атома тяжёлого изотопа водорода — дейтерия, а её кислород по изотопному составу соответствует кислороду воздуха.

Эксперименты с животными показали, что тяжелая вода содержит вещества, способствующие старению организма , нарушению защитных функций организма. То есть, это вода, содержащая токсины. Которые в больших количествах влияют на живой организм. И по весу вода, тоже тяжелее, чем легкая вода.

В природе вероятность найти такую воду мала, потому, что один атом дейтерия приходится на 6400—7600 атомов протия, поэтому ее делают тяжелой искусственно.

Впервые ингибирующие (тормозящие) рост семян свойства тяжёлой воды были открыты в 1934 году Гилбертом Льюисом.

Она используется также в химии, биологии, гидрологии агрохимии и др.
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. Тяжёлокислородная вода, в частности, 1H218O, используется в диагностике онкологических заболеваний.

Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока.

Легкая вода - состоит из лёгких стабильных изотопов. В ней нет токсинов примесей. Полезна для организма. Лёгкая вода является более однородной жидкостью. Тяжелоизотопные молекулы, содержащиеся в воде в природных концентрациях, практически не оказывают заметного влияния на неживые системы.

Легкой воды в природной воде составляет 99.73 — 99.76 мол.%

Токсикопротекторные свойства легкой воды подтверждены экспериментальными исследованиями, из которых следует, что легкая вода, очищенная от тяжелых изотопологов, за счет своих транспортных свойств эффективно выводит токсины и продукты метаболизма из организма.

Ученые выяснили, что легкой воды больше в ледниках высоких гор, так как в тучах находится меньше тяжелой воды, чем в воде Мирового океана.

Были предположения врача Бердышева Г. о том, почему якуты и алтайцы живут дольше - они пьют воду с гор. Тем не менее прямых доказательств - этому пока не нашли. Но думаю все впереди:)

Ежедневно употребляя обычную питьевую воду, большинство жителей планеты не подозревают, что всем нужная жидкость может быть легкой или тяжелой. В зависимости от этих характеристик вода может быть полезной и продлевать жизнь или, наоборот, сокращать ее и содействовать развитию болезней.

Содержание статьи

Что такое тяжелая и легкая вода
Что такое вода
В чем заключается биологическая роль воды

Тяжелая вода

Легкая вода

Легкая вода чрезвычайно полезна человеческому организму, ее постоянный прием нормализует работу клеток в плане метаболизма (обмена веществ). У человека повышается работоспособность, организм быстро восстанавливается после физических нагрузок и эффективно очищается от шлаков, токсинов. Легкая вода обладает противовоспалительным эффектом, способствует коррекции веса и даже устраняет посталкогольную абстиненцию. Впервые данные о положительном влиянии легкой воды на живые организмы получили российские ученые Варнавский И. Н. и Бердышев Г.Д.

В далеком прошлом человек не задумывался над тем, что представляет собой вода и каково ее происхождение. Существовало мнение, что это элемент, но теперь известно, что она является химическим соединением.

В 1932 г. весь мир облетела новость, что на планете Земля кроме простой есть и тяжелая вода. Сейчас уже известно, что может быть 135 ее изотопных разновидностей.

Состав

Тяжелая вода, которая еще называется оксидом дейтерия, по химическому составу не отличается от простой обычной, но вместо атомов водорода, содержащихся в воде, в ней присутствуют 2 тяжелых изотопа водорода, так называемого дейтерия. Тяжелая вода имеет формулу 2H2O или D2O. Внешне нет различий между тяжелой и простой жидкостью, но по своим свойствам они отличаются.

Химические реакции в тяжелой воде протекает слабее, чем в обычной.

Тяжелая вода слаботоксична. Научные эксперименты показали, что замещение атомов легкого водорода дейтерием на 25%, вызывает бесплодие у животных. Если еще больше увеличить его содержание в воде, животное погибает. Однако ряд организмов выживает при 70% дейтерия (инфузория туфелька). Человек без последствий для здоровья может выпить около стакана такой жидкости. При этом дейтерий выводится из организма в течение нескольких дней.

Тяжелая вода обладает свойством накапливаться в остатке электролита, если проводится многоразовый электролиз воды. Она поглощает пары простой жидкости на открытом воздухе, т.е. она гигроскопична.

Одним из самых важных свойств данного типа воды является то, что она почти не поглощает нейтроны, а это позволяет ее применять в ядерных реакторах для процесса торможения нейтронов, а в химии ее используют как изотопный индикатор.

Тяжелая вода, получение

В 1933-1946 годах единственным методом обогащения являлся электролиз. Уже позже появились более прогрессивные технологии. Современным массовым производством во входном потоке используется жидкость, дистиллированная из электролита, с содержанием в ней тяжелой воды 0,1-0,2 %.

Первая стадия концентрирования применяет двухтемпературную противоточную сероводородную технологию изотопного обмена, концентрация на выходе тяжёлой воды составляет 5-10 %. Вторая стадия — каскадный электролиз щелочного раствора при нулевой температуре, выходная концентрация – 99,75-99,995 %.

Российскими учеными были разработаны оригинальные технологии для производства и очистки тяжелой воды. В 1995 года установка, обладающая высокой эффективностью, была введена в промышленную эксплуатацию. Производство полностью обеспечивает потребность предприятий тяжелой водой в любом объеме, а также позволяет экспортировать ее за границу.

Применение

Тяжелая вода используется в различных биологических и химических процессах. Учеными было определено, что такая жидкость препятствует развитию бактерий, грибов, водорослей, а если в ней содержится 50 % дейтерия, то приобретает антимутагенные свойства, способствует росту биологической массы и ускорению полового созревания у людей.

Европейские ученые проводили опыты на мышах со злокачественной опухолью. Тяжелая вода погубила и болезнь, и ее носителей. Было установлено, что такая вода плохо действует на растения и животных. У подопытных, которых поили тяжелой водой, разрушались почки и расстраивался обмен веществ. При высоких дозах воды животные погибали. При небольшом объеме (до 25%), животные набирали вес и приносили хороший приплод, а у кур увеличивалась яйценоскость.

Вопрос о том, что произойдет, если совершенно избавиться от дейтерия, пока остается открытым.

Сравнение свойств легкой и тяжелой воды

Ответ на вопрос о различии между природной легкой и тяжелой жидкостью зависит от того, кому он был задан.

По химическим свойствам между ними нет практически никакой разницы. В каждой из них натрий одинаково выделяет водород, при электролизе и та, и другая вода одинаково разлагается, их химические свойства тоже совпадают, потому что у них одинаковый состав.

Физические свойства этих жидкостей разные: температура кипения и замерзания у них неодинаковая, также у них разная плотность и упругость пара. Тяжелая и легкая вода разлагаются при электролизе с разной скоростью.

С биологической точки зрения – вопрос достаточно сложный, здесь еще нужно поработать.

Читайте также: