जल बनाम भारी जल: अंतर और तुलना

समस्थानिक एक ही परिवार के उन सदस्यों को संदर्भित करते हैं जो समान परमाणु संख्या साझा करते हैं और परमाणु द्रव्यमान में थोड़ा भिन्न होते हैं। एक ही तत्व के समस्थानिक दूसरे तत्व के साथ मिलकर विभिन्न यौगिक बनाते हैं।

परिणामी यौगिक आइसोटोप के संयोजन के कारण बनने वाले यौगिक से थोड़ा भिन्न होता है। इन मामूली बदलावों को पानी और भारी पानी में भी देखा जा सकता है।

चाबी छीन लेना

1. पानी (H2O) में दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जबकि भारी पानी (D2O) में दो ड्यूटेरियम परमाणु (एक हाइड्रोजन आइसोटोप) और एक ऑक्सीजन परमाणु होता है।
2. प्रत्येक ड्यूटेरियम परमाणु में अतिरिक्त न्यूट्रॉन के कारण भारी पानी नियमित पानी की तुलना में सघन होता है।
3. भारी पानी का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में शीतलक और न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में किया जाता है, जबकि नियमित पानी में रोजमर्रा के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है।

पानी बनाम भारी पानी

भारी पानी में सामान्य हाइड्रोजन परमाणुओं के बजाय आइसोटोप ड्यूटेरियम का अनुपात अधिक होता है, जो इसे "भारी" बनाता है। पानी (नॉर्मल वॉटर) मानव उपभोग और उपयोग के लिए सुरक्षित है, भारी पानी अपने गुणों के कारण पीने या नियमित उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है।

सभी जीवित प्राणियों के लिए जल ही जीवन का स्रोत है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन एक निश्चित अनुपात में सहसंयोजक बंध के रूप में जुड़कर पानी बनाते हैं। अणु की संरचना मुड़ी हुई है, जिससे 104.5° का कोण बनता है।

ऑक्सीजन परमाणुओं की उच्च विद्युतीय प्रकृति के कारण, ऑक्सीजन परमाणुओं का आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है, जो OH बंध की ध्रुवीयता की ओर ले जाता है। इसके अलावा, पानी के अणु कम दूरी के क्रम में सतह पर एकत्र होते प्रतीत होते हैं।

जैसा कि नाम से पता चलता है, भारी पानी में भारी और उच्च हाइड्रोजन आइसोटोप होते हैं। एसटीपी पर भारी पानी का कोई रंग नहीं होता। यह कमरे के तापमान पर रंगहीन और गंधहीन तरल में बदल जाता है।

नियमित और भारी पानी के मिश्रण से बनता है विजातीय मिश्रण. इलेक्ट्रोलिसिस कैथोड के रूप में एक स्टील के बर्तन, एनोड के रूप में एक निकल शीट और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में पानी और NaOH से शुरू होता है। इसकी खोज पहली बार 1932 में हुई थी।

तुलना तालिका

तुलना के पैरामीटर	पानी	खारा पानी
रसायन सूत्र	H2O पानी का रासायनिक सूत्र है।	पानी की मोटाई 997 किलोग्राम/घन मीटर है।
अणु भार	तथ्यों के अनुसार, इसका दाढ़ द्रव्यमान 18g/mol है।	भारी जल का मोलर द्रव्यमान 20 ग्राम/मोल होता है।
क्वथनांक	जैसा कि तथ्य कहते हैं, इसका क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस है।	भारी पानी का क्वथनांक 101.4 डिग्री सेल्सियस होता है।
हिमांक बिन्दू	पानी 0 डिग्री सेल्सियस पर जम जाता है।	लेकिन भारी जल का हिमांक 3.8 डिग्री सेल्सियस होता है।
घनत्व	भारी जल का घनत्व 1.11 ग्राम/घन सेंटीमीटर होता है।	भारी जल का घनत्व 1.11 ग्राम/घन सेंटीमीटर होता है।

जल क्या है?

पानी, जो हमारी पृथ्वी के एक महत्वपूर्ण हिस्से को कवर करता है, एक रासायनिक यौगिक है जो सहसंयोजक बंधन में जुड़े हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बना है। पानी का व्यवहार उसके गुणों, यानी सतह के तनाव और चिपचिपाहट के कारण होता है। जल के अणु भी हाइड्रोजन बंध बनाते हैं।

तीन राज्यों में पानी मिल सकता है. बर्फ 0°C पर पानी के जमने से बनने वाली ठोस अवस्था है। पानी एक तरल रूप है जो पृथ्वी के लगभग 71% हिस्से को कवर करता है। जलवाष्प पानी को 100°C पर उबालने से बनने वाली गैसीय अवस्था है। 

पानी रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन होता है। लगभग सभी गैसें, शर्करा, लवण और अम्ल आसानी से पानी में मिल जाते हैं और घुल जाते हैं, जिसे एक सार्वभौमिक विलायक के रूप में जाना जाता है।

जब अन्य सॉल्वैंट्स के साथ मिलाया जाता है, तो यह azeotropes के गठन की ओर जाता है। सतही तनाव, विशिष्ट गर्मी, और अन्य तरल पदार्थों और तरल पदार्थों की तुलना में पानी की तापीय चालकता अधिक होती है। 

इसके अलावा, पानी बहुत कम मात्रा में बिजली का संचालन करता है। हालाँकि, आयनिक पदार्थों के जुड़ने से तरल में आयनों का निर्माण होता है, जिससे इसकी चालकता बढ़ जाती है।

जीवन के हर पल के लिए पानी जरूरी है। जबकि हमारे शरीर का 78% पानी है, एक औसत स्वस्थ मनुष्य को लगभग 7 लीटर पानी की आवश्यकता होती है।

मानव शरीर के अलावा, पानी भी कृषि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, पीएच बनाए रखता है, धुलाई करता है और पृथ्वी पर जल संतुलन बनाए रखता है। 

भारी जल क्या है?

ड्यूटेरियम ऑक्साइड, जिसे भारी पानी के रूप में भी जाना जाता है, ड्यूटेरियम और ऑक्सीजन से बना एक रासायनिक यौगिक है। ड्यूटेरियम H2, यानी हाइड्रोजन का एक भारी समस्थानिक है, और इस प्रकार इसका परमाणु द्रव्यमान अधिक होता है।

इस प्रकार, भारी पानी का मोलर द्रव्यमान सामान्य पानी की तुलना में अधिक होता है। ड्यूटेरियम की उपस्थिति के कारण, भारी पानी के गुण (अर्थात, रासायनिक और भौतिक दोनों) नियमित पानी की तुलना में थोड़े भिन्न होते हैं।

भारी पानी का आणविक द्रव्यमान 20.02 ग्राम/मोल, 1.107 ग्राम/एमएल घनत्व और 1.87 डी का द्विध्रुवीय क्षण होता है। इसके अलावा, भारी पानी का गलनांक 3.82 डिग्री सेल्सियस है, और इसका क्वथनांक 101.4 डिग्री सेल्सियस है। 

जल विद्युत अपघटन की उपस्थिति में क्षार से भारी जल का निर्माण होता है। इसके अलावा, भारी पानी को फिर से अर्ध-भारी, भारी-ऑक्सीजन और ट्रिटिएटेड पानी में वर्गीकृत किया गया है।

अर्ध-भारी पानी, जिसे एचडीओ के रूप में भी जाना जाता है, में एक ड्यूटेरियम, एक प्रोटियम और ऑक्सीजन के एक परमाणु की रासायनिक संरचना होती है।

भारी-ऑक्सीजन वाले पानी में भारी ऑक्सीजन आइसोटोप की उपस्थिति से इसका नाम पड़ा। ट्रिटिएटेड पानी, जिसे टी2ओ के नाम से भी जाना जाता है, ट्रिटियम (हाइड्रोजन का सबसे भारी आइसोटोप) के कारण अत्यधिक समृद्ध पानी और रेडियोधर्मी है।

पानी और भारी पानी के बीच मुख्य अंतर

1. पानी की रासायनिक खपत में ऑक्सीजन के एक बिट के साथ संयुक्त हाइड्रोजन के दो परमाणु शामिल होते हैं। भारी पानी की रासायनिक संरचना में ऑक्सीजन के एक परमाणु के साथ संयुक्त ड्यूटेरियम के दो परमाणु शामिल होते हैं। 
2. अपने हाइड्रोजन बंधों के कारण पानी की संरचना व्यापक होती है। इसके विपरीत, भारी पानी के अणु में मौजूद हाइड्रोजन बंधों की अधिक संख्या के कारण भारी पानी चतुष्फलकीय होता है।
3. कम घनत्व के कारण, पानी से बने बर्फ के टुकड़े नहीं डूबेंगे; इसके बजाय, वे करेंगे नाव पानी पर। लेकिन, उच्च घनत्व के कारण, भारी पानी से बने बर्फ के टुकड़े पानी में डूब जाएंगे।
4. पानी का पीएच 7 होता है, जो कहता है कि यह तटस्थ है। लेकिन, भारी पानी का पीएच 7.44 होता है, जो इसे कमजोर एसिड बनाता है। 
5. जल प्रत्येक जीवित जीव के लिए जीवन है। पीने से लेकर दैनिक कार्यों तक, मानव जीवन की हर गतिविधि के लिए पानी आवश्यक है। जल अस्तित्व का पर्याय है। लेकिन, भारी जल का उपयोग परमाणु जल में पाया जाता है। इसके अलावा, भारी पानी का अत्यधिक सेवन घातक साबित हो सकता है। 

संदर्भ

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100862a028
2. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.065502

अंतिम अद्यतन: 30 जून, 2023