ما هو الماء الثقيل؟ يختلف الماء الثقيل عن الماء العادي لأن الصيغة الكيميائية للمياه العادية أو ما يسمى بالماء الخفيف هي H2O لأنها تتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. يختلف الماء الثقيل عنه كما هو الحال مع الماء الثقيل سنشرح لك ذلك في السطور التالية وسنعرض لك معلومات مختلفة عنها.

ما هو الماء الثقيل

الماء الثقيل هو أكسيد الديوتيريوم بالصيغة الكيميائية D2O وكما أوضحنا فإن الماء الصافي أو الخفيف يتكون من ذرتين من الأكسجين وذرة أكسجين واحدة، والهيدروجين له ثلاثة نظائر وهي كالتالي:

  • الروتيوم هو هيدروجين طبيعي وجوهر هذا النوع هو البروتين.
  • الديوتيريوم بالنسبة لهذا النوع، تحتوي النواة على بروتين ونيوترون.
  • التريتيوم، الذي يحتوي على 1 بروتون و 2 نيوترون.

تم العثور على الماء الثقيل في عام 1931 من قبل عالم هيرالد كليتن آري، الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لهذا الاكتشاف، وبعد ذلك، في عام 1933، أعد لويس ودونالد قطرات الماء الثقيل، التي تم الحصول عليها من خلال تحليل كيميائي طويل للمياه. حيث أنه عند تحليل الماء بالكهرباء، فإن هذا هو سبب تراكم الغاز بالقرب من القطب السالب والغاز المتشكل هو الهيدروجين والماء الناتج يتم إثرائه بأكسيد الديوتيريوم، ومع التحليل المتكرر، هذا هو سبب للحصول عليه، وهو متعلق بالديوتيريوم والأكسجين وصيغتهما الكيميائية، كما نصف D2O واسمه العلمي أكسيد. الديوتيريوم. انظر أيضًا: الماء مصنوع من الهيدروجين. كيف تصنع الماء

معلومات مهمة عن الماء الثقيل

بعد معرفة ما هو الماء الثقيل؟ هناك الكثير من المعلومات التي تحتاج إلى معرفتها لفهم المقارنة بين هذه المياه العادية، وهي كالتالي:

  • وزنه الجزئي أكبر من وزن ماء الصنبور، لأنه في ماء الصنبور M = 18 وفي الماء الثقيل M = 20 ؛ هذا هو سبب تسميته بالماء الثقيل.
  • من حيث كثافته، تكون نقطة التجمد أعلى من نقطة التجمد في الماء العادي.
  • أظهرت الدراسات أن جميع مصبات الأنهار الطبيعية مثل الأنهار والأمطار والبحار والمحيطات تحتوي على ماء ثقيل، ولكن بنسب صغيرة من 6760 توجد ذرة واحدة من الماء الثقيل.

استخدامات الماء الثقيل

للماء الثقيل استخدامات عديدة ومختلفة، مثل الحركة النيوترونية، كما أنه يستخدم في أعمال التبريد، واستخداماته لا حصر لها، على النحو التالي:

  • يتم استخدامه في المفاعلات النووية.
  • يعتبر وسيطًا عند تحضير الديوتيريوم.
  • إنه كاشف لعملية التمثيل الضوئي والعمل التنفسي.
  • يتم استخدامه لمراقبة المجالات المغناطيسية حول نوى الذرات.
  • وهي أيضًا طريقة للتحليل الطيفي المغناطيسي النووي.
  • يتم استخدامه في تحضير العديد من العناصر المشعة.
  • تحليل موثوق بالأشعة تحت الحمراء.
  • يتم استخدامه بشكل أساسي في المفاعل النووي نظرًا لخصائصه البطيئة الحركة للنيوترونات، ويهدف إلى التفاعل مع نظير 235U بدلاً من نظير 238U.
  • إنها إحدى الأدوات المستخدمة لفهم التمثيل الغذائي للجلد والحيوانات.
  • يعتبر المكون الرئيسي والمادة الفعالة في تفاعلات الاندماج النووي.

خصائص الماء الثقيل

بعد الاجابة على السؤال ما هو الماء الثقيل؟ من الضروري معرفة خصائص الماء الأثقل التي تميزه عن الماء الخفيف، وهي كالتالي:

  • أما الكتلة الجزيئية فتساوي 20.02 جم / مول.
  • كثافته 1.107 جم / مل.
  • نقطة الانصهار 3.82 درجة مئوية ونقطة الغليان 101.4 درجة مئوية.
  • زوج ثنائي القطب 1.87 د.
  • عديم اللون.
  • عند وضعه في درجة حرارة الغرفة، فإنه يشكل سائلًا عديم الرائحة.
  • نظرًا لأنه يحتوي على كثافة أعلى من الماء العادي، يمكن لمكعب جليدي من هذه المياه أن يغرق في الماء الخفيف.
  • عند مزجه بالماء الخفيف، فهو وسيلة لتحقيق خليط متجانس.
  • ينتج عن هذا سلوك كيميائي مختلف عن الماء الخفيف بسبب اختلاف بعض الذرات.
  • عندما تكون هناك تغييرات في خصائص المذيبات، يمكن أن تؤثر على النظم البيولوجية لأنها تحتوي على الديوتيريوم.
  • عند الذوبان، يمكن أن يذوب الماء العادي أسرع من الماء الثقيل.

طرق تحضير الماء الثقيل.

أما بالنسبة لطرق تحضير هذا الماء، فيجب أن يكون الكيميائي قادرًا على تنفيذ جميع الخطوات بالطريقة الصحيحة وتجهيز هذا المركب، وتتم هذه الطرق على النحو التالي:

  • لتحضيره، يلزم إجراء تحليل كهربائي طويل.
  • يجب استخدام المياه التي تحتوي على القلويات حتى تعمل.
  • ما ستحتاجه لصنع هذا الماء هو إلكتروليت، والكاثود هو وعاء من الصلب، والأنود عبارة عن لوحة نيكل بها ثقوب.
  • وعادة ما يتم تحليله بسبعة قلويات ويستخدم ثاني أكسيد الكربون لتفتيته.
  • تستمر هذه العملية لفترة طويلة حتى ينتج عنها ماء ثقيل.

انظر أيضًا: متى يطفو الجسم في الماء؟

المزايا الرئيسية للمياه الثقيلة

بعد معرفة إجابة السؤال ما هو الماء الثقيل؟ يجب أن تدرك أن هناك العديد من الفوائد المختلفة التي تنفرد بها هذه المياه، وهذه الفوائد هي كما يلي:

  • تحتوي نواة ذرة الديوتيريوم على بروتون ونيوترون ؛ هذا هو السبب في أنه يزن ضعف وزن البروتيوم، وهو بديل للهيدروجين الموجود في الماء العادي، ورمزه الكيميائي هو 1H.
  • لا تعتبر كتلته أكبر بكثير من كتلة الماء الخفيف ؛ لهذا السبب، يُعزى حوالي 89٪ من الكتلة الجزيئية لجزيء الماء إلى الأكسجين.
  • تتجاوز كتلته الماء بنسبة تصل إلى 11٪.
  • يعتبر ارتباط المكونات بـ D2O أقوى من الارتباط بـ H2O.
  • نظرًا لأن ذرة الديوتيريوم لا تخضع للاضمحلال الإشعاعي، فإن هذا يجعلها غير مشعة.
  • تناول الكثير من الطعام يمكن أن يسبب تسمم الكائنات الحية.

أنواع الماء الثقيل

هذه المياه لها أنواع مختلفة. لهذا السبب لها استخدامات عديدة ومختلفة، وهذه الأنواع هي كالتالي:

الماء ثقيل تقريبا

يحتوي هذا النوع على رمز كيميائي، وهو HDO، والذي يتكون من ذرة بروتيوم واحدة، وديوتيريوم واحد، وذرة أكسجين واحدة، وتعمل ذرات الماء دائمًا على تبادل ذرات الهيدروجين مع بعضها البعض، مما يشير إلى أنه يمكن العثور على الماء. شبه ثقيل في ذرات الماء، وهو بروتين بروتيو. والديوتيريوم. تتطلب هذه العينة 50٪ ماء شبه ثقيل، و 25٪ ماء ثقيل، و 25٪ ماء عادي لأنه لا بد من وجود توازن ديناميكي بين العينات وبعضها.

بيروكسيد الهيدروجين الثقيل

إنه نظير أثقل من الماء، وهذه المياه لها كثافة أعلى من الماء العادي، ولهذا أصبح أحد أنواعها. يستخدم الماء الثقيل الأكسجين الذي يحتوي على نظير أكسجين 18O لإنتاج نظير 18F من الفلور، ويستخدم أيضًا في المستحضرات الصيدلانية المشعة والمواد المشعة المختلفة.

الماء المتبادل

رمزه الكيميائي هو T2O ويمكن رؤيته على شكل ماء مشع ويحتوي على التريتيوم، وبسبب الوزن الذي يطلق عليه هذا الاسم بالذات، فمن الممكن الاعتماد على هذه المياه لتحديد الحجم الكلي للماء في الجسم، في ومقارنة بكتلة هذا الماء فهي 22.03 جرام وكثافتها 1.85 جرام / مل. . أنظر أيضا: تسمى الحركة المستمرة للماء بين سطح الأرض والهواء

امكانية استخدام الماء الثقيل للشرب.

قدمنا ​​لكم الجواب على سؤال ما هو الماء الثقيل؟ بالإضافة إلى ذلك، من الضروري معرفة ما إذا كان يمكن استخدام هذه المياه للشرب، لأننا لاحظنا عند الحديث عن هذه المياه أننا أظهرنا استخدامها في المفاعلات النووية وفي الإشعاع الذي لا يمكن تعويضه، وهو استخدامه الأساسي، وهذا يعني أنه يمكن أن يسبب مشاكل صحية عند طفل. لكن هناك نوع من الماء النقي المشع لا يحتوي على إشعاع ولا يحتوي على مواد ضارة. يمكن شربه ولكن بكميات قليلة، لأن فائضه على الكائنات الحية يمكن أن يسبب التسمم، ويجب عدم تناول هذه المياه لفترة طويلة. الذهب سيكون سبب العديد من المشاكل الصحية التي لا تعد ولا تحصى لجميع الكائنات الحية، ولا تقتصر على البشر فقط، ومن بين المشاكل التي تؤدي إلى اضطراب ضغط الدم والشعور بالدوار الذي لا ينتج عنه الموت. سبب عدم صلاحية هذه المياه للشرب هو أن الديوتيريوم لا يعتبر نظيرًا جيدًا للهيدروجين في الماء. كما أن تناول 25٪ من البروتين يؤدي إلى العديد من المشاكل الصحية، بما في ذلك العقم، وإذا وصلت الكمية التي تستهلكها إلى 50٪ فإنها تؤدي إلى الوفاة. لذلك من الأفضل الابتعاد عنها، مع العلم أن الكميات الصغيرة لا تسبب مشكلة، لكنها بشكل عام تشكل خطورة كبيرة على الصحة ويمكن أن تسبب الوفاة.[1]

طرق انتاج الماء الثقيل.

هناك العديد من الطرق المختلفة التي يمكن الاعتماد عليها في إنتاجها، وقد تحدثنا فقط عن الطريقة الكهربائية، ومن بين هذه الطرق نجد ما يلي:

  • التحول إلى كبريتيد الهيدروجين.
  • طريقة التقطير التجزيئي.
  • من خلال عملية كوردلر سبيفاك.
  • الميثان للتقطير من خلال هذه العملية، ستحصل على 99.75٪.[2]

الاستخدامات البيولوجية للمياه الثقيلة

يعد استخدام هذا الماء بتركيز عال من أسباب خفض ضغط الدم، كما أنه من أفضل الطرق التي يمكن الوثوق بها لحماية الفئران من أشعة جاما، وعند استخدامها تعتبر التركيزات العالية منها طريقة لاحتجاز النيوترونات في البورون، حيث يمكنها اختراق مركبات البورون المرتبطة بالخلايا الخبيثة. انتبه أيضًا: أهمية الماء في جسم الإنسان وفي الختام أجبنا على سؤال مهم، ما هو الماء الثقيل؟ كما نوضح أهم المعلومات عن هذه المياه، والطرق المختلفة المستخدمة في تحضيرها، وهي طريقة الكهرباء، بالإضافة إلى استخدام هذه المياه البيولوجية وغيرها، وأنواعها المختلفة. .