Izotopi se odnose na one članove iste obitelji koji dijele isti atomski broj i neznatno variraju u atomskoj masi. Izotopi istog elementa tvorit će različite spojeve u kombinaciji s drugim elementom.
Rezultirajući spoj neznatno se razlikuje od spoja nastalog zbog kombinacije izotopa. Ove male varijacije također se mogu primijetiti u vodi i teškoj vodi.
Ključni za poneti
- Voda (H2O) sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika, dok teška voda (D2O) sadrži dva atoma deuterija (izotopa vodika) i jedan atom kisika.
- Teška voda je gušća od obične vode zbog dodatnog neutrona u svakom atomu deuterija.
- Teška voda se koristi u nuklearnim reaktorima kao rashladno sredstvo i moderator neutrona, dok obična voda ima širok raspon svakodnevnih primjena.
Voda protiv teške vode
Teška voda sadrži veći udio izotopa deuterija, umjesto normalnih atoma vodika, što je čini “težom”. Voda (Normalna voda) je sigurna za ljudsku konzumaciju i upotrebu, teška voda zbog svojih svojstava nije namijenjena za piće niti za redovnu upotrebu.
Za sve žive organizme voda je izvor života. Vodik i kisik spajaju se kao kovalentne veze u fiksnom omjeru i tvore vodu. Struktura molekule je savijena, tvoreći kut od 104.5°.
Zbog visoke elektronegativne prirode atoma kisika, atomi kisika imaju djelomični negativni naboj koji dovodi do polariteta OH veze. Štoviše, čini se da se molekule vode agregiraju na površini u kratkom dometu.
Kao što naziv sugerira, teška voda sadrži teže i više izotope vodika. Kod STP teška voda nema boju. Pretvara se u tekućinu bez boje i mirisa na sobnoj temperaturi.
Mješavina obične i teške vode dovodi do stvaranja a heterogen smjesa. Elektroliza počinje s čeličnom posudom kao katodom, listom nikla kao anodom, te vodom i NaOH kao elektrolitom. Prvi put je otkriven 1932.
Tabela za usporedbu
| Parametri usporedbe | Vodotporne igračke | Teška voda |
|---|---|---|
| Kemijska formula | H2O je kemijska formula vode. | Voda ima debljinu od 997 kilograma/kubnom metru. |
| Molekulska masa | Prema činjenicama, njegova molarna masa je 18 g/mol. | Teška voda ima molarnu masu od 20g/mol. |
| Vrelište | Kao što činjenice govore, ima vrelište od 100 stupnjeva Celzijusa. | Teška voda ima vrelište od 101.4 stupnja Celzijusa. |
| Ledište | Voda se smrzava na 0 stupnjeva Celzijusa. | Ali teška voda ima točku smrzavanja od 3.8 stupnjeva Celzijusa. |
| Gustoća | Teška voda ima gustoću od 1.11 grama/kubični centimetar. | Teška voda ima gustoću od 1.11 grama/kubični centimetar. |
Što je voda?
Voda, koja prekriva značajan dio naše zemlje, kemijski je spoj sastavljen od vodika i kisika spojenih kovalentnom vezom. Ponašanje vode uvjetovano je njezinim svojstvima, tj. površinskom napetosti i viskoznosti. Molekule vode također tvore vodikove veze.
Voda se može naći u tri stanja. Led je kruto stanje koje nastaje smrzavanjem vode na 0°C. Voda je tekući oblik koji prekriva oko 71% Zemlje. Vodena para je plinovito stanje koje nastaje kuhanjem vode na 100°C.
Voda je bez boje, mirisa i okusa. Gotovo svi plinovi, šećeri, soli i kiseline lako se miješaju i otapaju u vodi, koja je poznata kao univerzalno otapalo.
Kada se kombinira s drugim otapalima, dovodi do stvaranja azeotropa. Površinska napetost, određena toplina, i toplinska vodljivost vode su veći u usporedbi s drugim tekućinama i tekućinama.
Štoviše, voda provodi male količine električne energije. Međutim, dodavanje ionskih tvari dovodi do stvaranja iona u tekućini, što povećava njezinu vodljivost.
Voda je neophodna za svaki trenutak života. Dok 78% našeg tijela čini voda, prosječno zdrav čovjek treba oko 7 litara.
Osim u ljudskom tijelu, voda također igra značajnu ulogu u poljoprivredi, održavanju pH vrijednosti, pranju i održavanju ravnoteže vode na zemlji.
Što je teška voda?
Deuterijev oksid, poznat i kao teška voda, kemijski je spoj sastavljen od deuterija i kisika. Deuterij je teški izotop H2, odnosno vodika, pa stoga ima veću atomsku masu.
Stoga je molarna masa teške vode veća od molarne mase normalne vode. Zbog prisutnosti deuterija, svojstva teške vode (tj. i kemijska i fizikalna) malo se razlikuju u usporedbi s običnom vodom.
Teška voda ima molekularnu masu od 20.02 grama/molu, gustoću od 1.107 g/mL i dipolni moment od 1.87 D. Štoviše, talište teške vode je 3.82°C, a njezino vrelište je 101.4°C.
Alkalija dovodi do stvaranja teške vode u prisutnosti elektrolize vode. Štoviše, teška voda se ponovno kategorizira u polutešku vodu, vodu s teškim kisikom i tricijevu vodu.
Poluteška voda, također poznata kao HDO, sadrži kemijski sastav od jednog deuterija, jednog protija i jednog atoma kisika.
Prisutnost težih izotopa kisika u vodi s teškim kisikom dovodi do njenog imena. Voda s tricijem, također poznata kao T2O, super je bogata voda i radioaktivna zbog tricija (najtežeg izotopa vodika).
Glavne razlike između vode i teške vode
- Kemijska potrošnja vode uključuje dva atoma vodika u kombinaciji s jednim malom kisika. Kemijski sastav teške vode uključuje dva atoma deuterija u kombinaciji s jednim atomom kisika.
- Voda ima širu strukturu zahvaljujući svojim vodikovim vezama. Naprotiv, teška voda je tetraedarska zbog većeg broja vodikovih veza prisutnih po molekuli teške vode.
- Zbog niske gustoće, kocke leda napravljene od vode neće potonuti; umjesto toga, hoće plutati na vodi. No, zbog velike gustoće, kockice leda napravljene od teške vode će potonuti u vodi.
- Voda ima pH 7, što govori da je neutralna. Ali, teška voda ima pH 7.44, što je čini slabijom kiselinom.
- Voda je život za svaki živi organizam. Od pijenja do svakodnevnih poslova, voda je neophodna za svaku aktivnost ljudskog života. Voda je sinonim za preživljavanje. No, uporaba teške vode nalazi se u nuklearnim vodama. Štoviše, prekomjerna konzumacija teške vode može se pokazati kobnom.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100862a028
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.065502
Zadnje ažuriranje: 30. lipnja 2023
Uložio sam mnogo truda u pisanje ovog posta na blogu kako bih vam pružio vrijednost. Bit će mi od velike pomoći ako razmislite o tome da to podijelite na društvenim medijima ili sa svojim prijateljima/obitelji. DIJELJENJE JE ♥️
Piyush Yadav proveo je posljednjih 25 godina radeći kao fizičar u lokalnoj zajednici. On je fizičar koji strastveno želi učiniti znanost dostupnijom našim čitateljima. Posjeduje diplomu prirodnih znanosti i poslijediplomski studij znanosti o okolišu. Više o njemu možete pročitati na njegovom bio stranica.
Ovaj je članak vrlo informativan o izotopima i kako oni tvore različite spojeve. Daje jasno objašnjenje vode i teške vode. Stvarno je od pomoći.
Članak pruža fascinantan pogled na razlike između vode i teške vode, kao i njihova različita svojstva. To je prosvjetljujuće štivo koje potiče čitatelje da dublje proniknu u temu.
Članak odlično objašnjava kemijski sastav i svojstva vode i teške vode. Nevjerojatno je dobro istražen i pruža vrijedan uvid u temu.
Ne mogu se više složiti. To je opsežan i pronicljiv članak.
To je doista vrlo edukativan članak. Činjenice o izotopima su dobro predstavljene.
Ovaj je članak možda prenaglasio negativne učinke teške vode. Trebalo je uključiti više informacija o praktičnoj primjeni teške vode.
Članak bi mogao imati koristi od uravnoteženijeg pogleda na upotrebu teške vode zajedno s njezinim potencijalnim nedostacima.
Doista. Praktična upotreba teške vode jednako je važna i trebalo ju je razmotriti.
Ne slažem se s nekim nalazima iznesenim u ovom članku. Neka od tih svojstava su minorna. Članak nije dao zadovoljavajuće bodove o zdravstvenom učinku teške vode na ljudsko tijelo.
Autor je napravio fantastičan posao isticanja ključnih zaključaka vode i teške vode. Napisana je na zanimljiv način i plijeni interes čitatelja. Vrlo dobro istraženo.