Изотопы относятся к тем членам одного семейства, которые имеют одинаковый атомный номер и незначительно различаются по атомной массе. Изотопы одного и того же элемента в сочетании с другим элементом образуют разные соединения.
Полученное соединение немного отличается от соединения, образованного из-за комбинации изотопа. Эти небольшие вариации также можно заметить в воде и тяжелой воде.
Основные выводы
- Вода (H2O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, тогда как тяжелая вода (D2O) содержит два атома дейтерия (изотоп водорода) и один атом кислорода.
- Тяжелая вода плотнее обычной воды из-за дополнительного нейтрона в каждом атоме дейтерия.
- Тяжелая вода находит применение в ядерных реакторах в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов, в то время как обычная вода имеет широкий спектр повседневных применений.
Вода против тяжелой воды
Тяжелая вода содержит более высокую долю изотопа дейтерия вместо обычных атомов водорода, что делает ее «тяжелее». Вода (обычная вода) безопасна для потребления и использования человеком, тяжелая вода в силу своих свойств не предназначена для питья или регулярного употребления.
Для всех живых организмов вода является источником жизни. Водород и кислород соединяются в виде ковалентных связей в фиксированной пропорции, образуя воду. Структура молекулы изогнута, образуя угол 104.5°.
Из-за высокой электроотрицательности атомов кислорода атомы кислорода имеют частичный отрицательный заряд, что приводит к полярности связи ОН. Более того, молекулы воды, по-видимому, собираются на поверхности в ближнем порядке.
Как следует из названия, тяжелая вода содержит более тяжелые и высшие изотопы водорода. При СТП тяжелая вода не имеет цвета. Превращается в бесцветную жидкость без запаха при комнатной температуре.
Смесь обычной и тяжелой воды приводит к образованию гетерогенный смесь. Электролиз начинается со стального сосуда в качестве катода, никелевого листа в качестве анода и воды и NaOH в качестве электролита. Впервые он был обнаружен в 1932 году.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | Вода | Тяжелая вода |
|---|---|---|
| Химическая формула | H2O — это химическая формула воды. | Вода имеет толщину 997 кг/куб.м. |
| Молярная масса | Согласно фактам, он имеет молярную массу 18 г/моль. | Тяжелая вода имеет молярную массу 20 г/моль. |
| Точка кипения | Как говорят факты, он имеет температуру кипения 100 градусов по Цельсию. | Тяжелая вода имеет температуру кипения 101.4 градуса по Цельсию. |
| Точка замерзания | Вода замерзает при 0 градусов по Цельсию. | Но тяжелая вода имеет температуру замерзания 3.8 градуса по Цельсию. |
| Плотность | Тяжелая вода имеет плотность 1.11 грамм/кубический сантиметр. | Тяжелая вода имеет плотность 1.11 грамма на кубический сантиметр. |
Что такое вода?
Вода, покрывающая значительную часть нашей земли, представляет собой химическое соединение, состоящее из водорода и кислорода, соединенных ковалентной связью. Поведение воды обусловлено ее свойствами, т. е. поверхностным натяжением и вязкостью. Молекулы воды также образуют водородные связи.
Воду можно найти в трёх штатах. Лед – это твердое состояние, образующееся при замерзании воды при температуре 0°C. Вода — это жидкая форма, которая покрывает около 71% поверхности Земли. Водяной пар – это газообразное состояние, образующееся при кипении воды при температуре 100°С.
Вода бесцветная, без запаха и вкуса. Почти все газы, сахара, соли и кислоты легко смешиваются и растворяются в воде, которая известна как универсальный растворитель.
В сочетании с другими растворителями приводит к образованию азеотропов. Поверхностное натяжение, удельная теплоемкость, а теплопроводность воды выше по сравнению с другими жидкостями и жидкостями.
Кроме того, вода проводит мизерное количество электричества. Однако добавление ионных веществ приводит к образованию ионов в жидкости, что увеличивает ее проводимость.
Вода необходима в каждый момент жизни. В то время как 78% нашего тела состоит из воды, среднему здоровому человеку требуется около 7 литров.
Помимо человеческого тела, вода также играет важную роль в сельском хозяйстве, поддержании pH, мытье и поддержании водного баланса на земле.
Что такое тяжелая вода?
Оксид дейтерия, также известный как тяжелая вода, представляет собой химическое соединение, состоящее из дейтерия и кислорода. Дейтерий является тяжелым изотопом H2, т. е. водорода, и поэтому имеет более высокую атомную массу.
Таким образом, молярная масса тяжелой воды больше, чем у обычной воды. Из-за присутствия дейтерия свойства тяжелой воды (то есть как химические, так и физические) немного отличаются от обычной воды.
Тяжелая вода имеет молекулярную массу 20.02 г/моль, плотность 1.107 г/мл и дипольный момент 1.87 Д. При этом температура плавления тяжелой воды составляет 3.82 °С, а температура кипения — 101.4 °С.
Щелочь приводит к образованию тяжелой воды в присутствии электролиза воды. Кроме того, тяжелая вода снова подразделяется на полутяжелую, тяжелокислородную и тритированную воду.
Полутяжелая вода, также известная как HDO, содержит химический состав одного дейтерия, одного протия и одного атома кислорода.
Присутствие более тяжелых изотопов кислорода в воде с тяжелым кислородом привело к ее названию. Вода с тритием, также известная как T2O, является сверхбогатой водой и радиоактивна из-за трития (самого тяжелого изотопа водорода).
Основные различия между водой и тяжелой водой
- Химическое потребление воды включает два атома водорода в сочетании с одним битом кислорода. В химический состав тяжелой воды входят два атома дейтерия в сочетании с одним атомом кислорода.
- Вода имеет более широкую структуру благодаря водородным связям. Напротив, тяжелая вода является тетраэдрической из-за большего количества водородных связей, присутствующих на молекулу тяжелой воды.
- Из-за низкой плотности кубики льда из воды не тонут; вместо этого они будут плавать на воде. Но из-за высокой плотности кубики льда, сделанные из тяжелой воды, будут тонуть в воде.
- Вода имеет pH 7, что говорит о ее нейтральности. Но тяжелая вода имеет рН 7.44, что делает ее более слабой кислотой.
- Вода – это жизнь для каждого живого организма. Вода необходима для всех видов деятельности человека: от питья до повседневных дел. Вода является синонимом выживания. Но использование тяжелой воды встречается и в ядерных водах. Более того, чрезмерное употребление тяжелой воды может оказаться фатальным.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100862a028
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.065502
Последнее обновление: 30 июня 2023 г.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Эта статья очень информативна об изотопах и о том, как они образуют различные соединения. Она дает четкое объяснение существования воды и тяжелой воды. Это действительно полезно.
В статье представлен увлекательный взгляд на различия между водой и тяжелой водой, а также на их различные свойства. Это поучительное чтение, которое побуждает читателей глубже вникать в тему.
Статья отлично объясняет химический состав и свойства воды и тяжелой воды. Оно невероятно хорошо исследовано и дает ценное представление о предмете.
Я не мог не согласиться. Это обширная и содержательная статья.
Это действительно очень познавательная статья. Факты об изотопах хорошо представлены.
В этой статье, возможно, преувеличено негативное воздействие тяжелой воды. Он должен был включать больше информации о практическом применении тяжелой воды.
Статья могла бы выиграть от более сбалансированного взгляда на использование тяжелой воды вместе с ее потенциальными недостатками.
Действительно. Практическое использование тяжелой воды не менее важно и должно быть рассмотрено.
Я не согласен с некоторыми выводами, представленными в этой статье. Некоторые из этих свойств являются второстепенными. В статье не даны удовлетворительные оценки по влиянию тяжелой воды на организм человека.
Автор проделал фантастическую работу по освещению ключевых выводов о воде и тяжелой воде. Написано увлекательно и захватывает интерес читателя. Очень хорошо исследовано.