Живи и мъртви, лека и тежка вода
През февруари 1944 г. в района на норвежката долина Рюкан се стартира саботажната операция на Съюзническите сили "Тежка вода", чиято цел е да се предотврати създаването на атомния заряд от нацистка Германия. Станция Wemork, където се извършва производството на суровини за научни изследвания, е взривена. По-късно се оказа, че дори ако операцията се провали, германците нямаше да имат време да завършат работата по създаването на бомби. Но в началото на 1944 г. никой не знаеше за това ...
Физични и химични свойства на тежка вода
Всеки ученик познава формулата на обикновената вода днес, но е известна на човечеството само малко повече от два века. Той е открит през 1805 г. от Gay-Lussac и Humboldt, който установява, че всяка молекула от най-често срещаната течност на Земята се състои от един водороден атом и два кислорода. 1932 допълва това знание с нова информация. Във всяка глътка чай, кафе и всякакви други напитки, с изключение на Н2О, има доста различен компонент, характеризиращ се с това, че водород-протий се заменя с деутерий D, тежкият изотоп на този химичен елемент на Периодичната таблица. На съединението се дава името "тежка вода". Получаването му в една година от Ричард Макдоналд и Хърбърт Люис в чиста форма отвори възможността за научни изследвания. Сравнението на свойствата на леката и тежката вода показа, че плътността и вискозитета на D2O са по-големи от тези на H2O. Това напълно съответства на теоретичните изчисления. Разликата от 10% съответства на съотношението на молекулното тегло на протия (лек водород) и деутерий, съответно 18 и 20. Температурите на кипене и замръзване са различни, те са по-високи в тежка вода (съответно 101.42 и +3.8 градуса по Целзий).
Ефектът на тежка вода върху живите организми
Въпреки че D2O във водата присъства в много малки количества (милионни части от процента), съдържанието му влияе върху жизнената активност на организмите. Тежката вода е по-често срещана, в която изотопът е заменен не с два, а с един водороден атом, неговата формула е HDO. Действието на двата вида върху метаболизъм определени като депресанти, експерименталните животни умират от бъбречна недостатъчност при използване на смес от Н2О и HDO в съотношение от 3 до 1. При поливане на растения с това съединение растежът им спира. Обратно, колкото по-малък е делът на тежката вода, толкова по-активни са жизнените процеси. Интересен факт - по-близо до полюсите, водата е "по-лесно".
Приложение на тежка вода
Тежката вода служи като модератор на бързи неутрони в термоядрените реакции. От единична маса деутерий, енергията може да бъде извлечена десет милиона пъти повече, отколкото при изгарянето на същото количество въглища. По-нататъшни проучвания на природата на изотопите показаха наличието в атмосферата и възможността за лабораторно производство на свръхтежка вода Т20, в която водородът се замества с радиоактивен тритий с атомна маса 3. Изкуствено произведени водородни изотопи 4Н и 5Н могат също да образуват свръх тежка вода с кислород, те се използват в като "етикетирани атоми" при провеждане на научни експерименти.