ماهو الماء الثقيل واستخدامته وأنواعه

ما هو الماء الثقيل؟ يختلف الماء الثقيل عن الماء العادي لأن الصيغة الكيميائية للماء العادي ، أو ما يسمى بالماء الخفيف ، هي H2O ، لأنها تتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين. الماء الثقيل يختلف عنه كما هو الحال مع الماء الثقيل. سنشرح هذا في الأسطر التالية. سنعرض لك معلومات مختلفة عنها.

ما هو الماء الثقيل

الماء الثقيل هو أكسيد الديوتيريوم بالصيغة الكيميائية D2O ، وكما أوضحنا فإن الماء العادي أو الماء الخفيف يتكون من ذرتين من الأكسجين وذرة أكسجين واحدة ، بينما يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر وهي:

• يتكون الروتيوم من الهيدروجين بشكل طبيعي ، وجوهر هذا النوع هو البروتين.
• الديوتيريوم: تحتوي نواة هذا النوع على بروتين ونيوترون.
• التريتيوم ، الذي يحتوي على 1 بروتون و 2 نيوترون.

تم اكتشاف الماء الثقيل في عام 1931 من قبل العالم جيرالد كليتن آري ، الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لهذا الاكتشاف ، ثم في عام 1933 أعد لويس ودونالد قطرات من الماء الثقيل عن طريق تحليل كيميائي طويل الأمد للماء. حيث أنه عند تحليل المياه باستخدام الكهرباء ، فإن هذا هو سبب تراكم الغاز بالقرب من القطب السالب ، والغاز الناتج هو الهيدروجين ، والماء الناتج يتم إثرائه بأكسيد الديوتيريوم ، وعند تكرار التحليلات هذا هو سبب إنتاجه ، وهذا يرجع إلى الديوتيريوم والأكسجين. وصيغته الكيميائية كما نصف D2O ، واسمه العلمي هو أكسيد الديوتيريوم. انظر أيضًا: الماء مصنوع من الهيدروجين. كيف تصنع الماء

معلومات مهمة عن الماء الثقيل

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

• وزنه الجزئي أكبر من وزن الماء العادي ، لأنه في الماء العادي M = 18 ، وفي الماء الثقيل M = 20 ؛ هذا هو سبب تسميته بالماء الثقيل.
• أما بالنسبة للكثافة ، فإن نقطة التجمد أعلى من نقطة التجمد في الماء العادي.
• أثبتت الأبحاث أن جميع مصبات الأنهار الطبيعية مثل الأنهار والأمطار والبحار والمحيطات تحتوي على ماء ثقيل ، ولكن بكميات صغيرة ، تساوي 6760 ، توجد ذرة واحدة من الماء الثقيل.

استخدام الماء الثقيل

الماء الثقيل له استخدامات عديدة ومختلفة ، كحركة النيوترونات ، كما يستخدم في أعمال التبريد ، وهناك استخدامات لا حصر لها ، وهي:

• تستخدم في المفاعلات النووية.
• يعتبر وسيط لإنتاج الديوتيريوم.
• إنه كاشف لعمل التمثيل الضوئي والتنفس.
• يتم استخدامه للتحكم في المجالات المغناطيسية حول نوى الذرات.
• وهي أيضًا طريقة مطيافية مغناطيسية نووية.
• يتم استخدامه في تحضير العديد من العناصر المشعة.
• تحليل موثوق بالأشعة تحت الحمراء.
• يستخدم بشكل أساسي في مفاعل نووي بسبب نيوتروناته البطيئة الحركة وهو مصمم للتفاعل مع نظير 235U بدلاً من نظير 238U.
• إنها إحدى الأدوات المستخدمة لدراسة 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:

• أما الوزن الجزيئي فهو 20.02 جم / مول.
• كثافته 1.107 جم / مل.
• نقطة الانصهار 3.82 درجة مئوية ونقطة الغليان 101.4 درجة مئوية.
• عزم الدوران ثنائي القطب 1.87 د.
• عديم اللون.
• يشكل سائل عديم الرائحة في درجة حرارة الغرفة.
• نظرًا لأنه يحتوي على كثافة أعلى من الماء العادي ، يمكن لمكعب ثلجي من هذه المياه أن يغرق نفسه في الماء الخفيف.
• عند مزجه بالماء الخفيف ، يتم الحصول على خليط متجانس.
• وهذا يؤدي إلى سلوك كيميائي يختلف عن الماء الخفيف بسبب الاختلاف في بعض الذرات.
• عندما تتغير خصائص المذيبات ، فإنها يمكن أن تؤثر على النظم البيولوجية لأنها تحتوي على الديوتيريوم.
• عندما يذوب الماء العادي يذوب أسرع من الماء الثقيل.

طرق تحضير الماء الثقيل

أما بالنسبة لطرق تحضير هذا الماء ، فيجب أن يكون الكيميائي قادرًا على اتباع جميع الخطوات بشكل صحيح وتجهيز هذا المركب ، ويتم تنفيذ هذه الطرق على النحو التالي:

• مطلوب التحليل الكهربائي على المدى الطويل لإعداده.
• لتشغيلها ، من الضروري استخدام المياه التي تحتوي على القلويات.
• لتحضير هذه المياه ، سوف تحتاج إلى إلكتروليت ، وكاثود وعاء من الصلب ، وأنود ، ولوح نيكل به فتحات.
• عادة ما يتم تحليلها بسبعة قلويات ، ويستخدم ثاني أكسيد الكربون لتفتيتها.
• تستمر هذه العملية لفترة طويلة حتى يتم تكوين ماء ثقيل.

انظر أيضًا: عندما يطفو كائن في الماء

الفوائد الرئيسية للماء الثقيل

معرفة جواب السؤال ما هو الماء الثقيل؟ يجب أن تعلم أن لهذه المياه فوائد عديدة ومختلفة ، وهذه الفوائد كالتالي:

• تحتوي نواة ذرة الديوتيريوم على بروتون واحد ونيوترون واحد ؛ هذا هو السبب في أنه يزن ضعف وزن البروتيوم ، وهو بديل للهيدروجين الموجود في الماء العادي ، ورمزه الكيميائي هو 1H.
• ويعتقد أن كتلته ليست أكبر بكثير من كتلة الماء الخفيف ؛ لهذا السبب ، فإن حوالي 89٪ من الوزن الجزيئي لجزيء الماء هو الأكسجين.
• تتجاوز كتلته كتلة الماء حتى 11٪.
• ارتباط المكونات بـ D2O أقوى من ارتباطها بـ H2O.
• نظرًا لأن ذرة الديوتيريوم لا تخضع للاضمحلال الإشعاعي ، فإن هذا يجعلها غير مشعة.
• يمكن أن يؤدي تناول كميات كبيرة من الطعام إلى تسمم الكائنات الحية.

أنواع المياه الثقيلة

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

الماء ثقيل تقريبا

يحتوي هذا النوع على رمز كيميائي ، وهو HDO ، والذي يتكون من بروتيوم واحد ، وديوتيريوم واحد ، وذرة أكسجين ، وتعمل ذرات الماء دائمًا على تبادل ذرات الهيدروجين مع بعضها البعض ، مما يشير إلى أنه يمكن العثور على الماء الثقيل الخفيف ذرات الماء ، أي البروتيوم والديوتيريوم. تتطلب هذه العينة 50٪ ماء شبه ثقيل و 25٪ ماء ثقيل و 25٪ ماء عادي حيث يجب أن يكون هناك توازن ديناميكي بين العينات وبعضها.

بيروكسيد الهيدروجين الثقيل

هذا النظير أثقل من الماء ، وهذا الماء له كثافة أعلى من الماء العادي ، ولهذا أصبح أحد أنواعه. يستخدم الماء الثقيل الأكسجين ، الذي يحتوي على نظير الأكسجين 18O ، لإنتاج نظير الفلور 18F ، ويستخدم أيضًا في المستحضرات الصيدلانية المشعة والمواد المشعة المختلفة.

عبور الماء

رمزه الكيميائي هو T2O ، ويمكن رؤيته في أشكال المياه المشعة ، ويحتوي على التريتيوم ، وبسبب الوزن الذي يطلق عليه هذا الاسم بالذات ، يمكن للمرء الاعتماد على هذه المياه لتحديد الحجم الإجمالي للماء في الجسم مقارنة بكتلة هذا ماء 22.03 جرام ، وكثافته 1.85 جرام / مل. … أنظر أيضا: يسمى الحركة المستمرة للماء بين سطح الأرض والهواء.

امكانية استخدام الماء الثقيل للشرب

قدمنا ​​لكم الجواب على السؤال ما هو الماء الثقيل؟ بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري معرفة ما إذا كان يمكن استخدام هذه المياه للشرب ، لأنه عند الحديث عن هذه المياه ، لاحظنا أننا أظهرنا استخدامها في المفاعلات النووية وفي الإشعاع الذي لا يمكن تعويضه ، وهو استخدامه الأساسي ، وهذا يعني أنه يمكن أن يؤدي إلى مشاكل صحية عند شرب هذا. لكن هناك مثل هذه المياه النظيفة المشعة التي لا تحتوي على إشعاع ولا تحتوي على مواد ضارة. يمكن شربه ولكن بكميات قليلة ، لأن فائضه من الكائنات الحية يمكن أن يسبب التسمم ، ويجب عدم استهلاك هذه المياه لفترة طويلة. يتسبب الذهب في العديد من المشاكل الصحية التي لا تعد ولا تحصى لجميع الكائنات الحية ولا تقتصر على الإنسان فحسب ، بل من بين المشكلات التي تؤدي إلى ضعف ضغط الدم والدوخة التي لا تؤدي إلى الموت. سبب عدم صلاحية هذه المياه للشرب هو أن الديوتيريوم ليس نظيرًا جيدًا للهيدروجين في الماء. بالإضافة إلى أن تناول 25٪ من البروتين يؤدي إلى مجموعة من المشاكل الصحية ، بما في ذلك العقم ، وإذا كنت تستهلك 50٪ فسيؤدي ذلك إلى الوفاة. لذلك من الأفضل الابتعاد عنها ، مع العلم أن الكميات الصغيرة لا تسبب مشاكل ، لكنها بشكل عام تشكل خطورة كبيرة على الصحة ويمكن أن تؤدي إلى الوفاة.[1]

طرق الحصول على الماء الثقيل

هناك العديد من الطرق المختلفة التي يجب الاعتماد عليها عند إنتاجها ، وتحدثنا فقط عن الطريقة الكهربائية ، ومن بين هذه الطرق نجد ما يلي:

• عن طريق التحول إلى كبريتيد الهيدروجين.
• طريقة التقطير التجزيئي.
• باستخدام عملية كوردلر سبيفاك.
• الميثان المراد تقطيره ؛ من خلال هذه العملية ، ستحصل على 99.75٪.[2]

الاستخدام البيولوجي للمياه الثقيلة

يعد استخدام هذا الماء بتركيز عالٍ أحد أسباب خفض ضغط الدم ، وكذلك من أفضل الطرق التي يمكنك الاعتماد عليها لحماية الفئران من أشعة جاما ، وعند استخدامها بتركيزات عالية تعتبر طريقة لالتقاط البورون للنيوترون قدر الإمكان. تخترق مركبات البورون المرتبطة بالخلايا الخبيثة. انتبه أيضًا: أهمية الماء في جسم الإنسان وفي الختام أجبنا على السؤال المهم ما هو الماء الثقيل؟ كما أوضحنا لكم أهم المعلومات عن هذه المياه وطرق صنعها المختلفة ، أي طريقة الكهرباء ، بالإضافة إلى استخدام هذه المياه البيولوجية وغيرها ، وكذلك أنواعها المختلفة. …