Izotopi attiecas uz tiem vienas ģimenes locekļiem, kuriem ir vienāds atomu skaits un nedaudz atšķiras atomu masa. Viena un tā paša elementa izotopi veidos dažādus savienojumus kombinācijā ar citu elementu.
Iegūtais savienojums nedaudz atšķiras no savienojuma, kas veidojas izotopu kombinācijas dēļ. Šīs nelielās atšķirības var pamanīt arī ūdenī un smagajā ūdenī.
Atslēgas
- Ūdens (H2O) sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma, savukārt smagajā ūdenī (D2O) ir divi deitērija atomi (ūdeņraža izotops) un viens skābekļa atoms.
- Smagais ūdens ir blīvāks par parasto ūdeni, jo katrā deitērija atomā ir papildu neitrons.
- Smagais ūdens tiek izmantots kodolreaktoros kā dzesēšanas šķidrums un neitronu regulētājs, savukārt parastajam ūdenim ir plašs ikdienas pielietojuma klāsts.
Ūdens pret smago ūdeni
Smagais ūdens parasto ūdeņraža atomu vietā satur lielāku daļu deitērija izotopa, kas padara to "smagāku". Ūdens (Nortmal water) ir drošs lietošanai pārtikā un lietošanai, smagais ūdens savu īpašību dēļ nav paredzēts dzeršanai vai regulārai lietošanai.
Visiem dzīviem organismiem ūdens ir dzīvības avots. Ūdeņradis un skābeklis savienojas kā kovalentās saites noteiktā proporcijā, veidojot ūdeni. Molekulas struktūra ir saliekta, veidojot 104.5° leņķi.
Skābekļa atomu augstās elektronnegatīvās īpašības dēļ skābekļa atomiem ir daļējs negatīvs lādiņš, kas izraisa OH saites polaritāti. Turklāt šķiet, ka ūdens molekulas uz virsmas agregējas nelielā diapazonā.
Kā norāda nosaukums, smagais ūdens satur smagākus un augstākus ūdeņraža izotopus. STP smagajam ūdenim nav krāsas. Istabas temperatūrā tas pārvēršas par bezkrāsainu un bez smaržas šķidrumu.
Parastā un smagā ūdens maisījums noved pie a veidošanās neviendabīga maisījums. Elektrolīze sākas ar tērauda trauku kā katodu, niķeļa loksni kā anodu un ūdeni un NaOH kā elektrolītu. Pirmo reizi tas tika atklāts 1932.
Salīdzināšanas tabula
| Salīdzināšanas parametri | Ūdens | Smags ūdens |
|---|---|---|
| Ķīmiskā formula | H2O ir ūdens ķīmiskā formula. | Ūdens biezums ir 997 kilogrami uz kubikmetru. |
| Molārā masa | Saskaņā ar faktiem tā molārā masa ir 18 g/mol. | Smagā ūdens molārā masa ir 20 g/mol. |
| Vārīšanās punkts | Kā liecina fakti, tā viršanas temperatūra ir 100 grādi pēc Celsija. | Smagā ūdens viršanas temperatūra ir 101.4 grādi pēc Celsija. |
| Sasalšanas punkts | Ūdens sasalst pie 0 grādiem pēc Celsija. | Bet smagajam ūdenim sasalšanas temperatūra ir 3.8 grādi pēc Celsija. |
| Blīvums | Smagā ūdens blīvums ir 1.11 grami / kubikcentimetrs. | Smagā ūdens blīvums ir 1.11 grami uz kubikcentimetru. |
Kas ir Ūdens?
Ūdens, kas klāj ievērojamu mūsu zemes daļu, ir ķīmisks savienojums, kas sastāv no ūdeņraža un skābekļa, kas savienoti kovalentā saitē. Ūdens uzvedība ir saistīta ar tā īpašībām, ti, virsmas spraigumu un viskozitāti. Ūdens molekulas veido arī ūdeņraža saites.
Ūdeni var atrast trīs stāvokļos. Ledus ir ciets stāvoklis, kas veidojas, ūdenim sasalstot 0 ° C temperatūrā. Ūdens ir šķidra forma, kas klāj apmēram 71% no Zemes. Ūdens tvaiki ir gāzveida stāvoklis, kas veidojas, vārot ūdeni 100 ° C temperatūrā.
Ūdens ir bezkrāsains, bez smaržas un garšas. Gandrīz visas gāzes, cukuri, sāļi un skābes viegli sajaucas un izšķīst ūdenī, kas ir pazīstams kā universāls šķīdinātājs.
Savienojumā ar citiem šķīdinātājiem tas izraisa azeotropu veidošanos. Virsmas spraigums, īpašs karstums, un ūdens siltumvadītspēja ir augstāka, salīdzinot ar citiem šķidrumiem un šķidrumiem.
Turklāt ūdens vada niecīgu elektroenerģijas daudzumu. Tomēr jonu vielu pievienošana noved pie jonu veidošanās šķidrumā, kas palielina tā vadītspēju.
Ūdens ir būtisks katram dzīves brīdim. Lai gan 78% mūsu ķermeņa ir ūdens, vidēji veselam cilvēkam nepieciešami aptuveni 7 litri.
Papildus cilvēka ķermenim ūdenim ir nozīmīga loma arī lauksaimniecībā, pH uzturēšanā, mazgāšanā un ūdens bilances uzturēšanā uz zemes.
Kas ir smagais ūdens?
Deitērija oksīds, pazīstams arī kā smagais ūdens, ir ķīmisks savienojums, kas sastāv no deitērija un skābekļa. Deitērijs ir smagais H2, ti, ūdeņraža, izotops, un tāpēc tam ir lielāka atomu masa.
Tādējādi smagā ūdens molārā masa ir lielāka nekā parastā ūdens. Deitērija klātbūtnes dēļ smagā ūdens īpašības (ti, gan ķīmiskās, gan fizikālās) nedaudz atšķiras no parastā ūdens.
Smagā ūdens molekulmasa ir 20.02 grami/mol, blīvums 1.107 g/mL un dipola moments 1.87 D. Turklāt smagā ūdens kušanas temperatūra ir 3.82°C un viršanas temperatūra ir 101.4°C.
Sārms izraisa smaga ūdens veidošanos ūdens elektrolīzes klātbūtnē. Turklāt smagais ūdens atkal tiek iedalīts pussmagajā ūdenī, smagajā skābekli saturošajā ūdenī un trititētajā ūdenī.
Pussmags ūdens, kas pazīstams arī kā HDO, satur viena deitērija, viena protija un viena skābekļa atoma ķīmisko sastāvu.
Smagāku skābekļa izotopu klātbūtne smagā skābekļa ūdenī noved pie tā nosaukuma. Tritiētais ūdens, pazīstams arī kā T2O, ir īpaši bagāts ūdens un radioaktīvs tritija (smagākā ūdeņraža izotopa) dēļ.
Galvenās atšķirības starp ūdeni un smago ūdeni
- Ūdens ķīmiskajā patēriņā ietilpst divi ūdeņraža atomi, kas apvienoti ar vienu skābekļa bitu. Smagā ūdens ķīmiskajā sastāvā ietilpst divi deitērija atomi, kas apvienoti ar vienu skābekļa atomu.
- Ūdenim ir plašāka struktūra, pateicoties tajā esošajām ūdeņraža saitēm. Gluži pretēji, smagais ūdens ir tetraedrisks, jo vienā smagā ūdens molekulā ir lielāks ūdeņraža saišu skaits.
- Zemā blīvuma dēļ no ūdens izgatavotie ledus gabaliņi negrims; tā vietā viņi to darīs peldēt uz ūdens. Bet lielā blīvuma dēļ no smagā ūdens izgatavotie ledus gabaliņi ūdenī nogrims.
- Ūdens pH ir 7, kas liecina, ka tas ir neitrāls. Bet smagā ūdens pH ir 7.44, kas padara to par vājāku skābi.
- Ūdens ir dzīvība katram dzīvam organismam. No dzeršanas līdz ikdienas darbiem ūdens ir būtisks katrai cilvēka dzīves darbībai. Ūdens ir izdzīvošanas sinonīms. Bet smago ūdeni izmanto kodolūdeņos. Turklāt pārmērīgs smagā ūdens patēriņš var izrādīties nāvējošs.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100862a028
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.065502
Pēdējo reizi atjaunināts: 30. gada 2023. jūnijā
Esmu pielicis tik daudz pūļu, rakstot šo emuāra ierakstu, lai sniegtu jums vērtību. Tas man ļoti noderēs, ja apsverat iespēju to kopīgot sociālajos medijos vai ar draugiem/ģimeni. DALĪŠANĀS IR ♥️
Pijušs Jadavs pēdējos 25 gadus ir pavadījis, strādājot par fiziķi vietējā sabiedrībā. Viņš ir fiziķis, kurš aizrautīgi cenšas padarīt zinātni pieejamāku mūsu lasītājiem. Viņam ir bakalaura grāds dabaszinātnēs un pēcdiploma diploms vides zinātnē. Vairāk par viņu varat lasīt viņa vietnē bio lapa.
Šis raksts ir ļoti informatīvs par izotopiem un to, kā tie veido dažādus savienojumus. Tas sniedz skaidru skaidrojumu par ūdeni un smago ūdeni. Tas tiešām ir noderīgi.
Rakstā ir sniegts aizraujošs ieskats ūdens un smagā ūdens atšķirībām, kā arī to dažādajām īpašībām. Tā ir izglītojoša lasāmviela, kas mudina lasītājus iedziļināties tēmā.
Raksts lieliski izskaidro ūdens un smagā ūdens ķīmisko sastāvu un īpašības. Tas ir neticami labi izpētīts un sniedz vērtīgu ieskatu tēmā.
Es nevarēju vairāk piekrist. Tas ir visaptverošs un ieskatu saturošs raksts.
Tas tiešām ir ļoti izglītojošs raksts. Fakti par izotopiem ir labi izklāstīti.
Šajā rakstā, iespējams, ir pārspīlēta smagā ūdens negatīvā ietekme. Tajā vajadzēja iekļaut vairāk informācijas par smagā ūdens praktisko pielietojumu.
Rakstā varētu gūt labumu no līdzsvarotāka priekšstata par smagā ūdens izmantošanu un tā iespējamiem trūkumiem.
Patiešām. Smagā ūdens praktiskā izmantošana ir vienlīdz svarīga, un tā būtu jārisina.
Es nepiekrītu dažiem šajā rakstā sniegtajiem secinājumiem. Dažas no šīm īpašībām ir nelielas. Raksts nesniedza apmierinošus punktus par smagā ūdens ietekmi uz cilvēka ķermeni.
Autors ir paveicis fantastisku darbu, izceļot galvenos ūdens un smagā ūdens ieguvumus. Tas ir uzrakstīts saistošā veidā un piesaista lasītāju interesi. Ļoti labi izpētīts.