Isotoobid viitavad sama perekonna liikmetele, kellel on sama aatomnumber ja mille aatommass on veidi erinev. Sama elemendi isotoobid moodustavad koos teise elemendiga erinevaid ühendeid.
Saadud ühend erineb veidi isotoobi kombinatsiooni tõttu tekkinud ühendist. Neid väikeseid erinevusi võib märgata ka vees ja raskes vees.
Võtme tagasivõtmine
- Vesi (H2O) koosneb kahest vesinikuaatomist ja ühest hapnikuaatomist, samas kui raske vesi (D2O) sisaldab kahte deuteeriumiaatomit (vesiniku isotoop) ja ühte hapnikuaatomit.
- Raske vesi on igas deuteeriumi aatomis sisalduva täiendava neutroni tõttu tavalisest veest tihedam.
- Rasket vett kasutatakse tuumareaktorites jahutusvedeliku ja neutronite aeglustajana, samas kui tavalist vett kasutatakse laialdaselt igapäevaselt.
Vesi vs raske vesi
Raske vesi sisaldab tavaliste vesinikuaatomite asemel suuremas koguses deuteeriumi isotoopi, mis muudab selle "raskemaks". Vesi (Nortmal vesi) on inimtoiduks ja kasutamiseks ohutu, raske vesi ei ole oma omaduste tõttu mõeldud joogiks ega regulaarseks kasutamiseks.
Kõigi elusorganismide jaoks on vesi eluallikaks. Vesinik ja hapnik ühinevad kovalentsete sidemetena kindlas vahekorras, moodustades vee. Molekuli struktuur on painutatud, moodustades 104.5° nurga.
Hapnikuaatomite suure elektronegatiivsuse tõttu on hapnikuaatomitel osaline negatiivne laeng, mis viib OH-sideme polaarsuseni. Veelgi enam, veemolekulid näivad agregeeruvat pinnal lühikese ulatusega.
Nagu nimigi ütleb, sisaldab raske vesi raskemaid ja kõrgemaid vesiniku isotoope. STP-s ei ole raskel veel värvi. See muutub toatemperatuuril värvituks ja lõhnatuks vedelikuks.
Tavalise ja raske vee segunemine toob kaasa a heterogeenne segu. Elektrolüüs algab terasanumast katoodiks, niklilehest anoodiks ning veest ja NaOH-st elektrolüüdist. See avastati esmakordselt 1932. aastal.
Võrdlustabel
| Võrdlusparameetrid | Vesi | Raske vesi |
|---|---|---|
| Keemiline valem | H2O on vee keemiline valem. | Vee paksus on 997 kilogrammi kuupmeetri kohta. |
| Molaarmass | Faktide kohaselt on selle molaarmass 18 g/mol. | Raske vee molaarmass on 20 g/mol. |
| Keemispunkt | Nagu faktid ütlevad, on selle keemistemperatuur 100 kraadi Celsiuse järgi. | Raske vee keemistemperatuur on 101.4 kraadi Celsiuse järgi. |
| Külmumispunkt | Vesi külmub 0 kraadi Celsiuse järgi. | Raske vee külmumistemperatuur on aga 3.8 kraadi Celsiuse järgi. |
| Tihedus | Raske vee tihedus on 1.11 grammi kuupsentimeetri kohta. | Raske vee tihedus on 1.11 grammi kuupsentimeetri kohta. |
Mis on Vesi?
Vesi, mis katab märkimisväärse osa meie maakerast, on keemiline ühend, mis koosneb kovalentseks sidemeks ühendatud vesinikust ja hapnikust. Vee käitumine on tingitud selle omadustest, st pindpinevusest ja viskoossusest. Veemolekulid moodustavad ka vesiniksidemeid.
Vett võib leida kolmes olekus. Jää on tahke olek, mis tekib vee külmumisel temperatuuril 0 °C. Vesi on vedel vorm, mis katab umbes 71% maakerast. Veeaur on gaasiline olek, mis tekib vee keetmisel temperatuuril 100 °C.
Vesi on värvitu, lõhnatu ja maitsetu. Peaaegu kõik gaasid, suhkrud, soolad ja happed segunevad ja lahustuvad kergesti vees, mida tuntakse universaalse lahustina.
Teiste lahustitega kombineerituna põhjustab see aseotroopide moodustumist. Pindpinevus, erisoojus, ja vee soojusjuhtivus on teiste vedelike ja vedelikega võrreldes kõrgem.
Lisaks juhib vesi vähesel määral elektrit. Ioonsete ainete lisamine viib aga ioonide moodustumiseni vedelikus, mis suurendab selle juhtivust.
Vesi on igal eluhetkel hädavajalik. Kui 78% meie kehast moodustab vesi, siis keskmine terve inimene vajab umbes 7 liitrit.
Lisaks inimkehale mängib vesi olulist rolli ka põllumajanduses, pH säilitamisel, pesemisel ja veetasakaalu hoidmisel maa peal.
Mis on raske vesi?
Deuteeriumoksiid, tuntud ka kui raske vesi, on keemiline ühend, mis koosneb deuteeriumist ja hapnikust. Deuteerium on H2, st vesiniku, raske isotoop ja seetõttu on sellel suurem aatommass.
Seega on raske vee molaarmass suurem kui tavalisel veel. Deuteeriumi olemasolu tõttu erinevad raske vee omadused (st nii keemilised kui ka füüsikalised) tavalisest veest veidi.
Raske vee molekulmass on 20.02 grammi mooli kohta, tihedus 1.107 g/mL ja dipoolmoment 1.87 D. Lisaks on raske vee sulamistemperatuur 3.82 °C ja keemistemperatuur 101.4 °C.
Leelis põhjustab vee elektrolüüsi juuresolekul raske vee moodustumist. Veelgi enam, raske vesi liigitatakse jälle poolraskeks, raskeks hapnikusisalduseks ja triitiumveeks.
Poolraske vesi, tuntud ka kui HDO, sisaldab ühe deuteeriumi, ühe protiumi ja ühe hapnikuaatomi keemilist koostist.
Raskemate hapniku isotoopide olemasolu raske hapnikusisaldusega vees toob kaasa selle nime. Triitiumiga vesi, tuntud ka kui T2O, on triitiumi (vesiniku raskeima isotoobi) tõttu ülirikas vesi ja radioaktiivne.
Peamised erinevused vee ja raske vee vahel
- Vee keemiline tarbimine hõlmab kahte vesinikuaatomit, mis on ühendatud ühe hapnikuga. Raske vee keemiline koostis sisaldab kahte deuteeriumi aatomit kombineerituna ühe hapnikuaatomiga.
- Vesi on tänu vesiniksidemetele laiema struktuuriga. Vastupidi, raske vesi on tetraeedriline, kuna raske vee molekuli kohta on suurem arv vesiniksidemeid.
- Madala tiheduse tõttu ei vaju veest valmistatud jääkuubikud ära; selle asemel nad seda teevad ujuk vee peal. Kuid suure tiheduse tõttu vajuvad raskest veest valmistatud jääkuubikud vette.
- Vee pH on 7, mis ütleb, et see on neutraalne. Kuid raske vee pH on 7.44, mis muudab selle nõrgemaks happeks.
- Vesi on elu iga elusorganismi jaoks. Alates joomisest kuni igapäevaste toimetusteni on vesi inimelu iga tegevuse jaoks hädavajalik. Vesi on ellujäämise sünonüüm. Kuid rasket vett kasutatakse tuumavetes. Lisaks võib raske vee liigne tarbimine lõppeda surmaga.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100862a028
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.065502
Viimati värskendatud: 30. juunil 2023
Olen selle blogipostituse kirjutamisega nii palju vaeva näinud, et teile väärtust pakkuda. See on mulle väga kasulik, kui kaalute selle jagamist sotsiaalmeedias või oma sõprade/perega. JAGAMINE ON ♥️
Piyush Yadav on viimased 25 aastat töötanud kohalikus kogukonnas füüsikuna. Ta on füüsik, kelle kirg on muuta teadus meie lugejatele kättesaadavamaks. Tal on loodusteaduste bakalaureusekraad ja keskkonnateaduste magistrikraad. Tema kohta saate tema kohta rohkem lugeda bio-leht.
See artikkel on väga informatiivne isotoopide ja nende erinevate ühendite moodustamise kohta. See annab selge selgituse vee ja raske vee kohta. See on tõesti kasulik.
Artikkel annab põneva ülevaate vee ja raske vee erinevustest ning nende erinevatest omadustest. See on õpetlik lugemine, mis julgustab lugejaid teemasse süvenema.
Artikkel teeb suurepärast tööd vee ja raske vee keemilise koostise ja omaduste selgitamisel. See on uskumatult hästi uuritud ja annab väärtusliku ülevaate teemast.
Ma ei saanud rohkem nõustuda. See on põhjalik ja sisukas artikkel.
See on tõesti väga hariv artikkel. Faktid isotoopide kohta on hästi esitatud.
See artikkel võis raske vee negatiivset mõju ülehinnata. See oleks pidanud sisaldama rohkem teavet raske vee praktiliste rakenduste kohta.
Artiklile võiks kasuks tulla tasakaalustatum ülevaade raske vee kasutamisest koos selle võimalike puudustega.
Tõepoolest. Raske vee praktiline kasutamine on sama oluline ja sellega oleks tulnud tegeleda.
Ma ei nõustu mõne selles artiklis esitatud järeldusega. Mõned neist omadustest on väikesed. Artikkel ei andnud rahuldavaid punkte raske vee tervisemõju kohta inimorganismile.
Autor on teinud fantastilist tööd, tuues esile vee ja raske vee peamised pakkumised. See on kirjutatud kaasahaaravalt ja köidab lugeja huvi. Väga hästi uuritud.