水と重水: 違いと比較

同位体とは、同じ原子番号を共有し、原子量がわずかに異なる同じファミリーのメンバーを指します。 同じ元素の同位体は、別の元素と組み合わせて異なる化合物を形成します。

得られる化合物は、同位体の組み合わせにより、形成される化合物とはわずかに異なります。 これらのわずかな変化は、水や重水でも見られます。

主要な取り組み

1. 水 (H2O) は 2 つの水素原子と XNUMX つの酸素原子で構成されていますが、重水 (DXNUMXO) には XNUMX つの重水素原子 (水素同位体) と XNUMX つの酸素原子が含まれています。
2. 重水は、各重水素原子に中性子が追加されているため、通常の水よりも密度が高くなります。
3. 重水は、原子炉で冷却剤および中性子減速材として使用されますが、通常の水は日常の幅広い用途に使用されます。

水対重水

重水には、通常の水素原子の代わりに同位体重水素がより高い割合で含まれているため、重水は「重くなります」。 水（普通水）は人間が消費および使用するのに安全ですが、重水はその特性上、飲料や日常使用には適していません。

すべての生物にとって、水は命の源です。 水素と酸素は一定の割合で共有結合として結合し、水を形成します。 分子の構造は曲がっており、104.5°の角度を形成しています。

酸素原子の電気陰性度が高いため、酸素原子は部分的に負電荷を持ち、OH 結合の極性につながります。 また、水分子は短距離秩序で表面に集合しているように見えます。

名前が示すように、重水にはより重くて高い水素同位体が含まれています。 STP では、重水には色がありません。 常温で無色無臭の液体になります。

通常の水と重水の混合物は、 不均質な 混合。 電気分解は、鋼製の容器を陰極、ニッケル板を陽極、​​水と NaOH を電解液として開始します。 1932年に初めて発見されました。

比較表

比較のパラメータ	水	重水
化学式	H2Oは水の化学式です。	水の厚さは 997 キログラム/立方メートルです。
モル質量	事実によると、モル質量は 18g/mol です。	重水のモル質量は 20g/mol です。
沸点	事実が言うように、それは摂氏100度の沸点を持っています.	重水の沸点は摂氏101.4度です。
凝固点	水は摂氏0度で凍ります。	しかし、重水の氷点は摂氏3.8度です。
密度	重水の密度は 1.11 グラム/立方センチメートルです。	重水の密度は 1.11 グラム/立方センチメートルです。

水とは何ですか？

私たちの地球の大部分を覆っている水は、水素と酸素が共有結合で結合した化合物です。 水の挙動は、その性質、すなわち表面張力と粘性によるものです。 水分子も水素結合を形成します。

0 つの州で水が見つかります。氷は、71℃で水を凍らせることによって形成される固体状態です。水は地球の約 100% を覆う液体です。水蒸気は、水をXNUMX℃で沸騰させてできる気体状態です。 

水は無色無臭無味です。 ほぼすべてのガス、糖、塩、および酸は、万能溶媒として知られている水に容易に混ざり、溶解します。

他の溶媒と組み合わせると、共沸混合物の形成につながります。 表面張力、 比熱、および水の熱伝導率は、他の流体や液体と比較して高くなります。 

さらに、水は微量の電気を伝導します。 ただし、イオン性物質を追加すると、液体中にイオンが形成され、その導電率が増加します。

水は人生のあらゆる瞬間に不可欠です。 私たちの体の 78% は水ですが、平均的な健康な人間には約 7 リットルの水が必要です。

人間の体以外にも、水は農業においても重要な役割を果たし、pH を維持し、洗浄し、地球上の水分バランスを維持します。 

重水とは？

重水としても知られる酸化重水素は、重水素と酸素からなる化合物です。 重水素は H2 の重い同位体、つまり水素であるため、原子質量が大きくなります。

したがって、重水のモル質量は通常の水よりも大きくなります。 重水素が存在するため、重水の性質 (つまり、化学的および物理的) は、通常の水と比べてわずかに異なります。

重水の分子量は 20.02 グラム/モル、密度は 1.107 g/mL、双極子モーメントは 1.87 D です。さらに、重水の融点は 3.82°C、沸点は 101.4°C です。 

アルカリは、水の電気分解の存在下で重水を形成します。 また、重水はさらに準重水、重酸素水、トリチウム水に分類されます。

HDO としても知られる準重水には、XNUMX つの重水素、XNUMX つのプロチウム、および XNUMX つの酸素原子の化学組成が含まれています。

重酸素水に重い酸素同位体が存在することから、その名前が付けられました。 T2O としても知られるトリチウム水は、トリチウム (水素の最も重い同位体) のために、非常に豊富な水であり、放射性があります。

水と重水の主な違い

1. 水の化学的消費量には、XNUMX ビットの酸素と結合した XNUMX つの水素原子が含まれます。 重水の化学組成には、XNUMX つの重水素原子と XNUMX つの酸素原子が結合しています。 
2. 水は、その水素結合のために、より広い構造を持っています。 反対に、重水分子ごとに存在する水素結合の数が多いため、重水は四面体です。
3. 密度が低いため、水でできた氷は沈みません。 代わりに、彼らは フロート 水上。 ただし、密度が高いため、重水で作った氷は水に沈みます。
4. 水のpHは7で、これは中性を表しています。 しかし、重水のpHは7.44で弱酸性です。 
5. 水はあらゆる生き物にとって命です。飲料水から日常の家事まで、水は人間の生活のあらゆる活動に不可欠です。水は生存と同義です。しかし、核水域では重水の使用が見られます。さらに、重水の過剰摂取は致命的になる可能性があります。 

参考文献

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

最終更新日 : 30 年 2023 月 XNUMX 日