Тяжёлая вода

Влияние жесткой воды на здоровье человека

 

Человек на 70-80% состоит из воды, которая является основным растворителем. С помощью нее в организме переносятся кислород, ферменты,…

Что такое тяжелая вода и сколько она весит?

По химической формуле тяжелая вода не отличается от обычной, но вместо двух простых атомов водорода, в ее состав входят атомы дейтерия – его тяжелого изотопа. Всего подобных комбинаций воды насчитывается около 50, а теоретически – больше 100. Тяжелую воду обозначают D2O или 2H2O. Ее органолептические показатели ничем не отличаются от простой воды.

Существование дейтерия прогнозировал известный ученый Э. Резерфорд. Впервые молекулы тяжеловодородной воды заметил и описал в начале 1930-х американец Гарольд Юри. Исследователь нашел их в осадке, образовавшемся после выпаривания простой воды. За свое открытие химик получил Нобелевскую премию.

Ключевая особенность тяжелой воды в том, что она практически не поглощает нейтроны. Это качество позволило использовать ее для торможения нейтронов в ядерных реакторах и в качестве теплоносителя. Также ее применяют как изотопный индикатор в биологии и химии

В лабораторных условиях ее синтезировал в 1933 году Гильберт Льюис с помощью электролиза. В природе соотношение между молекулами обычной и тяжелой водой в природных условиях 1/5500. Некоторое количество дейтерия находится в составе полутяжелой воды HDO – в ней только один атом водорода заменяется дейтерием.

После определения полезных качеств тяжелой воды началось ее промышленное производство. Первое предприятие этого направления «Норск-Гидро» заработало в Норвегии в 1934году. Суть производства сводилась к расщеплению легкой воды с помощью электролиза. С тяжелой водой связаны несколько эпизодов Второй мировой войны. С подачи ядерщика Ф. Жолио-Кюри Франция закупила весь мировой запас в объеме еще до боевых действий. Во время оккупации Норвегии в Германию было ввезено 500 кг тяжелой воды. Чтобы предотвратить создание ядерной бомбы диверсионная бригада подорвала завод, который был впоследствии восстановлен немцами.

Читайте также

Тяжелая черепно-мозговая травма

Тяжелая черепно-мозговая травмаЧерепно-мозговые травмы остаются основной причиной смертности людей молодого возраста в развитых странах. Для выживших это часто значительные личные страдания, проблемы для семьи и существенный рост социальных затрат для

ТЯЖЕЛАЯ АСТМА: ПОМОЖЕТ ТОЛЬКО ВРАЧ

ТЯЖЕЛАЯ АСТМА: ПОМОЖЕТ ТОЛЬКО ВРАЧХотя я твердо убежден, что в большинстве случаев аллергические состояния в медицинской помощи не нуждаются, не хочу преуменьшать ее необходимость при тяжелой астме, равно как и необходимость немедленных и решительных действий. Эта

Тяжелая травма головы

Тяжелая травма головы• Шишка или ссадина на голове.• Неукротимая рвота, длительная потеря сознания, утрата памяти, спутанность сознания, двоение в глазах, сонливость, судороги.• Прозрачные или кровянистые выделения из носа.• Неспособность отвечать на простые вопросы,

Тяжелая степень

Тяжелая степеньТяжелая степень теплового удара развивается внезапно.Лицо гиперемировано, позже бледно-цианотичное. Наблюдаются случаи изменения сознания от легкой степени до комы, клонические и тонические судороги, бред, галлюцинации, повышение температура тела до

Работа тяжелая

Работа тяжелаяПосле работы упадок сил или ощущение впадения в обморок —

Ступень IV. Тяжелая степень заболевания

Ступень IV. Тяжелая степень заболеванияНазначают профилактические контролирующие препараты длительного действия. Ежедневно: ингаляционные кортикостероиды по 800–2000 мкг и более; бронходилататоры пролонгированного действия – ингаляционные бета-2-агонисты или

Тяжелая депрессия

Тяжелая депрессияЧеловек замечает за собой определенные способности, вслед за чем наступает стадия самосознания («эго»), когда человек стремится преобразовать мир. Преобразователь мира – это человек, который пребывает в состоянии депрессии и которому свойственно

Очень тяжелая депрессия

Очень тяжелая депрессияЧрезмерно хорошее сводит человека с ума в прямом либо переносном смысле. Спаситель мира – человек, впавший в глубокую депрессию, которому свойственно желание всех переделать и таким образом спасти. Чем с большей паникой он спасает ближних, тем

«Тяжелая » вода

«Тяжелая » вода«Тяжелая» вода угнетает все живое, и очень хорошо, что в обычной воде ее крайне мало (считается, что в тонне обычной воды содержится приблизительно 150 граммов «тяжелой»). Но в застойных водоемах и прудах постепенно накапливается много «тяжелой» воды,

«Тяжелая» вода

«Тяжелая» водаДревние римляне считали двуликого Януса покровителем любых начинаний, ибо одно его лицо было обращено в прошлое, а другое – в будущее. Вода же имеет множество лиц, и кто знает, в какие дали они обращены?Вода очень неоднородна, она имеет сорок две

Предисловие. Вода, вода, кругом вода…

Предисловие. Вода, вода, кругом вода…Наше тело состоит на 70-75% из воды, желеподобное образование – наши мозги – состоят из нее, простите, на 90%, а наша кровь – на 95%! Лиши человека воды – и что с ним будет? Даже относительно небольшое, процентов на пять-десять, обезвоживание

Тяжелая гипертония

Тяжелая гипертонияЭта форма соответствует III стадии доброкачественной гипертонии или диагностируется как злокачественная артериальная гипертензия. В большинстве случаев протекает с тяжелейшими осложнениями и плохо поддается

Тяжелая работа во сне

Тяжелая работа во снеСон ни в коем случае не является пассивным бессознательным состоянием – во время сна мозг и тело человека максимально активны.Подобно телевизору, который, находясь в режиме standby (состояние готовности), расходует 85 % энергии, в которой он нуждался бы,

Тяжёлая вода — оксид дейтерия …

Тяжёлая вода имеет ещё одно название — оксид дейтерия.

Многие из нас слышали про существование «тяжёлой воды», но мало кто знает, почему она называется тяжелой.

«Тяжелая вода» действительно является «тяжелой» по отношению к обычной воде, поскольку содержит вместо «легкого водорода» 1H тяжелый изотоп 2H или дейтерий (D), вследствие чего ее удельная масса на 10% больше чем у обычной. Химическая формула тяжелой воды — D2O или 2H2O (2H2O).

«Тяжёлую воду» содержат практически все природные источники воды. Обычная вода, как правило, содержит приблизительно один атом дейтерия на каждые 6 760 обычных атомов водорода.

Влияние жесткой воды на здоровье человека

Человек на 70-80% состоит из воды, которая является основным растворителем. С помощью нее в организме переносятся кислород, ферменты, гормоны, соли. В связи с этим особенно важным становится химический состав воды: чем больше в ней посторонних примесей, тем хуже она растворяет полезные вещества.

Абсолютно чистая вода в природе не встречается. Соприкасаясь с другими макро- и микроэлементами, она обогащается различными минералами, в частности, солями кальция и магния. Именно их содержанием обусловлено такое свойство, как жесткость: чем больше в воде солей кальция и магния, тем она жестче.

В нашей стране жесткость воды выражается в миллиграммах-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв/л, мягкая – от 1,5 до 4 мг-экв/л, вода средней жесткости – от 4 до 8 мг-экв/л, жесткая – от 8 до 12 мг-экв/л и очень жесткая – более 12 мг-экв/л. Допустимый предел жесткости воды для централизованного водоснабжения – 7 мг-экв/л.

Доказано, что жесткая вода негативно влияет на организм. При взаимодействии с мылом образуются «мыльные шлаки», которые не смываются с кожи, разрушают естественную жировую пленку, защищающую от старения и неблагоприятных климатических факторов, забивают поры, образуют на волосах микроскопическую корку, тем самым вызывая сыпь, зуд, сухость, перхоть, шелушение. Кожа не только преждевременно стареет, но и становится чувствительной к раздражениям и расположенной к аллергическим реакциям.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства питьевой воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Соли кальция и магния, соединяясь с животными белками, которые мы получаем из еды, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника, осложняют их перистальтику (сокращение), вызывают дисбактериоз, нарушают работу ферментов и в конечном итоге отравляют организм. Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка и накоплению солей в организме.

От воды, переполненной ионами кальция и магния, чрезмерно страдает сердечно-сосудистая система. Продолжительное использование жесткой воды чревато возникновением заболеваний суставов (артритов, полиартритов), образованием камней в почках и желчных путях.

Кроме того, что жесткая вода отрицательно влияет на здоровье, еще приносит много неприятностей в быту. Она нежелательная для мытья посуды и стирки – посуда тускнеет, а ткани быстро изнашиваются. Огромный вред наносится бытовой технике: бойлерам, стиральным и посудомоечным машинам, электрочайникам и кофеваркам. Соли кальция и магния, осаждаясь на нагревательных элементах, образуют твердые известковые отложения (накипь) и довольно скоро выводят оборудование из строя.

Следы жесткой воды видны невооруженным глазом: появляется белый налет на трубах, сантехнике, в системе отопления, бытовой технике, увеличивается расход моющих средств, «сворачивается» мыло при мытье и стирке, образуются пенообразные шлаки на коже и поверхностях.

Питьевая вода на отдельных территориях Республики Марий Эл отличается природным повышенным содержанием жесткости. Нестандартные пробы по показателю общей жесткости обнаруживаются санитарными врачами в рамках социально-гигиенического мониторинга, в ходе контрольно-надзорных мероприятий и рассмотрения обращений граждан.

Проводить очистку воды перед подачей населению должны соответствующие ресурсоснабжающие организации.

С жалобами на ненадлежащее качество питьевой воды можно обращаться в Управление Роспотребнадзора по Республике Марий Эл.

Как тяжелая вода влияет на живые организмы

Вместе с производством и применением в ядерной энергетике начались исследования воздействия больших количеств тяжелой воды на живые организмы. Она играет значительную роль в протекании биологических процессов. В реальных условиях концентрации тяжелой воды сверхнизкие и вероятность потребления отравляющего количества невозможна.

Тяжелая вода имеет токсичный статус. После экспериментов над животными ученые получили следующие результаты:

  • Замедление протекания химических реакций;
  • Стерильность лабораторных млекопитающих (иногда необратимая) при замене четверти атомов водорода дейтерием;
  • 30% содержание дейтерия приводило к изменениям в обменных процессах, разрушению почек;
  • Гибель после недельного потребления тяжелой воды вместо обычной;
  • Растения прекращали расти при поливе водой с пропорцией 50/50;
  • Рыбы погибали после накопления 90% дейтерия в организме;
  • Простейшие и водоросли выживают в тяжелой воде.

Снижение концентрации дейтерия в питьевой воде дало отличные результаты – увеличивалась численность и качество потомства, пшеница созрела раньше с повышенной урожайностью. Эти результаты стали основой теории, что исключение дейтерия станет путем к существенному продлению жизни

Независимые исследования однозначно доказали, что тяжелая вода отрицательно влияет на флору и фауну, хотя клетки бактерий, водорослей, грибов и растений успешно адаптируются к жизни с тяжелой водой. Время привыкания зависит от вида живого организма. Рекордсменами считаются чайный гриб 1 сутки и хлорелла – 6 суток. Наблюдается прямая зависимость, чем сложнее объект, тем дольше идет процесс адаптации к тяжелой воде, ее можно считать прототипом мертвой воды из сказок.

История открытия

Впервые ее молекулы в обычной среде обнаружил американский физиохимик Гарольд Юри: было это в 1932-м году, а в 1934-м ему присудили Нобелевскую премию за это открытие. В 1933-м уже другой ученый из США, Гилберт Льюис, путем электролиза получил чистую тяжеловодородную воду: он многократно пропускал ток через остаток H2O, постепенно насыщая его молекулами HDO и D2O – до тех пор, пока концентрация последних не достигла 99%.

Когда в 1938-м открыли деление ядер, сразу же стало ясно, насколько перспективны цепные реакции этого процесса. Но для их проведения понадобился эффективный замедлитель нейтронов. В роли последнего стали использовать D2O — наиболее удобное с технической точки зрения соединение дейтерия, помимо прочего, еще и отводящее тепло из рабочей зоны.

В СССР химическая формула тяжелой воды и те преимущества, которые она дает, получала все больше внимания по мере развития атомной энергетики. В частности, предшественница ИТЭФ, Лаборатория №3 АН СССР, начала производить 2H2O в промышленных масштабах – для обеспечения нужд реакторов (современная классификация которых – тип PHWR) и различных установок.

Со временем об оксиде узнавали повсеместно, попутно развеивая мифы. Например, в 1968 году еще появлялись околонаучные публикации, утверждавшие, что его концентрация увеличивается в результате многократного кипячения. Сегодня он продолжает активно использоваться, стоимость его получения значительно удешевилась. Средняя цена продажи составляет 1 евро за грамм против 19 долларов в 1935-м, и не забудьте об инфляции — тогда это была более внушительная сумма, за $19 можно было купить гораздо больше, чем сейчас.

К чему может привести нехватка воды?

Если организму на постоянной основе не будет хватать жидкости, это может закончиться следующими заболеваниями:

  1. Сбои в работе нервной системы.
  2. Агрессия, повышенная возбудимость без видимого повода.
  3. Боли в области сердца.
  4. Секущиеся и ломающиеся волосы.
  5. Слабые ногти.
  6. Нарушения работы мозга.
  7. Частые головные боли.
  8. Боли в области мышц и суставов.
  9. Повышенное давление.
  10. Проблемы с дефекацией, запоры.
  11. Обезвоживание организма.
  12. Образование камней в желчном или мочевом пузыре.
  13. Заболевания желудочно-кишечного тракта, пищеварительной системы.

Внимание! Иногда для помощи себе при некоторых заболеваниях достаточно просто пить больше воды, а не применять препараты и добавки.

Свойства тяжёлой воды

Свойства «тяжелой воды» во многом отличаются от свойств обычной H2O.

Формула тяжелой воды — D2O .

Молярная масса — 20,02 г / моль .

Плотность тяжёлой воды — 1,107 г / мл .

Дипольный момент — 1,87 D .

Температура плавления — 3,82 оС .

Точка кипения тяжёлой воды — 101,4 оС .

Цвет тяжёлой воды — бесцветная.

Запах тяжелой воды — не имеет ни запаха.

Плотность тяжёлой воды — плотность D2O примерно на 11% больше, чем плотность H2O.

Вязкость тяжелой воды — на 20% выше вязкости обычной воды;

Растворимость D2O — мало растворима в диэтиловом эфире, смешивается с этанолом.

Плотность (ρ) оксида дейтерия — 1,1042 г/см3 при температуре 25°C.

Давление паров — 10 мм.рт.ст при температуре 13.1°C, и 100 мм.рт.ст. при температуре 54°C.

Показатель преломления (σ) — 1,32844 при температуре 20°C.

Стандартная энтальпия образования ΔH — 294,6 кДж/моль (ж) (при 298 К).

Стандартная энергия Гиббса G — 243,48 кДж/моль (ж) (при 298 К);

Стандартная энтропия образования S — 75,9 Дж/моль•K (ж) (при 298 К);

Стандартная мольная теплоёмкость Cp — 84,3 Дж/моль•K (жг) (при 298 К);

Энтальпия плавления ΔHпл — 5,301 кДж/моль;

Энтальпия кипения ΔHкип — 45,4 кДж/моль;

Критическое давление — 31,86 Мпа;

Критическая плотность — 0,363 г/см3. [1]

Сколько воды нужно пить в день?

Ежедневно человек теряет до 2,5 литров жидкости через кожу, при походах в туалет и даже во время дыхания. Водный баланс стоит восполнять по принципу «сколько потерял, столько и добавил».

Внимание! Часто человек не хочет пить, так как определенное количество жидкости восполняется через пищу. Но через еду можно восполнить лишь до 40% потерянной влаги.

Нужно помнить о том, как важно пить воду. При этом не стоит ориентироваться на жажду. Чувство жажды – это не просто желание попить воды. Это сигнал тревоги от организма. Поэтому не нужно дожидаться сухости во рту и мучительного желания попить. Пить нужно именно чистую воду, а не сок, чай, молоко или кофе.

Внимание! Врачи утверждают, что здоровый человек ежедневно должен выпивать не менее 1,5–2 литров жидкости. В это количество не входят супы, бульоны, другие напитки, сочные фрукты. Это должна быть именно вода.

Где применяется оксид дейтерия

Интересным является тот факт, что ученые, открывшие тяжелую воду, отнеслись к ней как к научному казусу и не увидели больших возможностей в ее применении, впрочем, следует заметить, что такая ситуация, с научными открытиями, не является одиночной. И лишь спустя некоторое время, совершенно другими исследователями, был открыт ее научный и промышленный потенциал.

«Тяжелая вода» применяется:

  • В ядерных технологиях;
  • В ядерных реакторах, для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя;
  • В качестве изотопного индикатора в химии, физике, биологии и гидрологии;
  • Как детектор некоторых элементарных частиц;
  • Вполне вероятно, что в ближайшем будущем «тяжелая вода» станет новым источником Энергии — изучается возможность использования дейтерия (D или 2H) как топлива для управляемого термоядерного синтеза.

В продолжение темы, важно отметить, что существуют также и другие виды тяжелой воды — Полутяжелая вода, Сверхтяжелая и Тяжёлокислородные изотопные модификации воды, с которыми вы можете ознакомиться самостоятельно или в следующих наших публикациях.

Отличия между легкой и тяжелой водой

Визуальное сравнение легкой и тяжелой воды даст возможность убедиться, что по своим внешним признакам они не отличаются. Разницу может ощутить организм человека. С помощью тяжёлой воды замедляются все реакции, а при накоплении дейтерия в организме тормозятся все обменные процессы. В результате необратимые возрастные изменения ускоряются, что влечёт за собой развитие многих болезней, включая онкологические.

А вот лёгкая вода, которая имеет восстановленную структуру, является физиологически очень ценной жидкостью, поскольку:

  • доставляет клеткам человеческого организма запас энергии при помощи отрицательного окислительного потенциала;
  • отличается слабощелочным рН, который соответствует внутриклеточной и межклеточной жидкости;
  • благотворно влияет на обмен веществ благодаря сниженному поверхностному натяжению;
  • обеспечивает антиоксидантную защиту клеток.

Отравление тяжелой водой

Тяжелая вода опасна только при потреблении в больших количествах и регулярно. Стоимость оборудования и производства высока, поэтому шанс попасть на разлив в повседневной жизни маловероятен. Исключение представляют территории населенных пунктов вокруг атомных электростанций, где она используется. Проходя по трубам, вода вбирает остаточные следы радиоактивных веществ, и становится ядовитой.

Более опасным изотопом считается тритий. Исследования показали, что, несмотря на меры безопасности, он медленно, но уверенно распространяется вокруг АЭС, отравляя водоемы и колодцы. По идее, тяжелая вода должна циркулировать только в пределах закрытого контура, но в охлаждающих бассейнах для ускорения остывания используется разбрызгивание, при котором часть водной пыли и капель уносится за пределы порывами ветра.

Самым популярным методом очистки тяжелой воды в домашних условиях считается охлаждение с последующей фильтрацией кристалликов льда. Дейтериевая вода замерзает при 3,8 градусах, поддерживая ее можно добиться кристаллизации дейтериевой воды с последующим отцеживанием. К сожалению, проверить результативность подручными средствами невозможно, а для реальной очистки тяжелой воды используется изотопный обмен, электролиз, ректификация, вакуумная заморозка – методы, которые доступны только в специализированных лабораториях.

Тяжёлая вода и наша жизнь

Тяжёлая, в отличие от H2O, угнетает все живое. Поэтому её часто называют – Мертвой водой. Она, как минимум, замедляет все биологические процессы. В том числе, замедляется или прекращается вообще размножение микробов и бактерий.

Как мы уже отмечали выше, «тяжелая вода» содержится во всех обычных водах – в реках, морях, озерах, в грунтовых водах, атмосферных осадках … Т. е. человек вольно или невольно постоянно соприкасается с D2O. Интересно отметить, что например, дождь содержит тяжелой воды заметно больше чем снег.

Некоторые исследователи полагают, что употребление избыточного количества «тяжелой воды» способствует старению, а регулярное превышение нормы приводит к тяжелым заболеваниям. Поэтому контроль уровня «тяжелых вод» является жизненно важным. Необходимо знать, что механические фильтры не очищают воду от  «тяжелой воды».

Это особо важно учитывать при использовании фильтров обратного осмоса и в первую очередь при опреснении морской воды. Поскольку уровень «тяжелой воды» в морской воде, как правило, превышает норму. Известны случаи, когда целые регионы стали жертвами «незнания» этого факта. Люди, проживавшие в этих регионах, регулярно использовали опресненную методом обратного осмоса морскую воду, вследствие чего многие из них заболели тяжелыми болезнями.

Один из методов уменьшения концентрации тяжелой воды в питьевой воде, мы рассматривали в статье Талая вода, приготовление в домашних условиях.

Как получить тяжелую воду в домашних условиях

Выделить D2O, чтобы потом слить его, можно с помощью процесса таяния. Для этого необходимо:

  • взять нужный объем жидкости и провести его очистку от хлора, марганца, железа, солей или других посторонних частиц;
  • нагреть до «белого ключа», то есть до выделения пара соответствующего света, а после остудить;
  • набрать ее в металлическую или стеклянную емкость и отправить в холодильник;
  • дождаться первичного замерзания, снять появившийся тонкий слой льда сверху, перелить в другой сосуд и снова отправить в камеру с низкой температурой.

Образовавшаяся корочка – это и есть оксид дейтерия (который кристаллизируется еще при 3,82 0С. Останется лишь избавиться от него, так как в быту его пока не используют.

См. также

  • Вода
  • Лёгкая вода
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...