آب سنگین – ۱

آب سنگين نوع خاصي از مولکولهي آب است که در آن يزوتوپهي هيدروژن حضور دارند. ين نوع از آب کليد اصلي تهيه پلوتونيوم از اورانيوم طبيعي است و به همين دليل توليد و تجارت آن تحت نظر قوانين بين المللي صورت گرفته و بشدت کنترل مي شود. در ظرف سمت راست، قطعه یخ تشکیل شده از آب سنگین است که روی آب نمی ایستد!
با کمک ين نوع از آب مي توان پلوتونيوم لازم بري سلاح هي اتمي را بدون نياز به غني سازي بالي اورانيوم تهيه کرد. از کاربردهي ديگر ين آب مي توان به استفاده از آن در رآکتورهي هسته ي با سوخت اورانيوم، بعنوان متعادل کننده (Moderator) به جي گرافيت و نيز عامل انتقال گرمي رآکتور نام برد.

آب سنگين واژه ي است که معمولا به اکسيد هيدروژن سنگين، D2O يا 2H2O اطلاق مي شود. هيدروژن سنگين يا دوتريوم (Deuterium) يزوتوپي پيدار از هيدروژن است که به نسبت يک به 6400 از اتمهي هيدروژن در طبيعت وجود دارد. خواص فيزيکي و شيمييي آن به نوعي مشابه با آب سبک H2O است.

اتم هي دوتريوم يزوتوپ هي سنگيني هستند که بر خلاف هيدروژن معمولي، هسته آنها شامل نوترون نيز هست. جيگزيني هيدروژن با دوتريوم در مولکولهي آب سطح انرژي پيوند هي مولکولي را تغيير داده و طبيعتآ خواص متفاوت فيزيکي، شيمييي و بيولوژيکي را موجب مي شود، بطوري که ين خواص را در کمتر اکسيد يزوتوپي مي توان مشاهده کرد. بعنوان مثال ويسکوزيته (Viscosity) يا به زبان ساده تر چسبندگي آب سنگين به مراتب بيشتر از آب معمولي است.

آب نيمه سنگين
چنانچه در اکسيد هيدروژن تنها يکي از اتمهي هيدروژن به يزوتوپ دوتريوم تبديل شود نتيجه حاصله (HDO) را آب نيمه سنگين مي گويند. در مواردي که ترکيب مساوي از هيدروژن و دوتريوم در تشکيل مولکوهي آب حضور داشته باشند، آب نيمه سنگين تهيه مي شود. دليل ين امر تبديل سريع اتم هي هيدروژن و دوتريوم بين مولکولهي آب است، مولکول آبي که از 50 درصد هيدروژن معمولي (H) و 50 درصد هيدروژن سنگين(D) تشکيل شده است، در موازنه شيمييي در حدود 50 درصد HDO و 25 درصد آب (H2O) و 25 درصد D2O خواهد داشت.

نکته قابل توجه آن است که آب سنگين را نبيد با با آب سخت که اغلب شامل املاح زياد است و يا يا آب تريتيوم (T2O or 3H2O) که از يزوتوپ ديگر هيدروژن تشکيل شده است، اشتباه گرفت. تريتيوم يزوتوپ ديگري از هيدروژن است که خاصيت راديواکتيو دارد و بيشتر بري ساخت موادي که از خود نور منتشر مي کنند بکار برده مي شود.

آب با اکسيژن سنگين
آب با اکسيژن سنگين، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتي در دسترس است ببيشتر بري رديابي بکار برده مي شود. بعنوان مثال با جيگزين کردن ين آب (از طريق نوشيدن يا تزريق) در يکي از عضوهي بدن مي توان در طول زمان ميزان تغيير در مقدار آب ين عضو را بررسي کرد.

ين نوع از آب به ندرت حاوي دوتريوم است و به همين علت خواص شيميي و بيولوژيکي خاصي ندارد بري همين به آن آب سنگين گفته نمي شود. ممکن است اکسيژن در آنها بصورت يزوتوپهي O17 نيز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فيزيکي ين آب با آب معمولي تنها چگالي بيشتر آن است.

تاريخچه
هارولد يوري (Harold Urey , 1893-1981، شيميدان و از پيشتازان فعاليت روي يزوتوپها که در سال 1934 جيزه نوبل در شيمي گرفت.) در سال 1931 يزوتوپ هيدروژن سنگين را که بعد ها به منظور افزيش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.

همچنين در سال 1933، گيلبرت نيوتن لوئيس (Gilbert Newton Lewis شيميدان و فيزيکدان مشهور آمريکيي) استاد هارولد يوري توانست بري اولين بار نمونه آب سنگين خالص را بوسيله عمل الکتروليز بوجود آورد.

اولين کاربرد علمي از آب سنگين در سال در سال 1934 توسط دو بيولوژيست بنامهي هوسي (Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگين بري آزميش رديابي بيولوژيکي، به منظور تخمين ميزان بازدهي آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

منبع : سايت فريا

289 بازديد تا کنون, 1 بازديد امروز

Share

یک فکر در “آب سنگین – ۱”

  1. با سلام و تشكر از اطلاعات ارائه شده به صورت اتفاقي با سايت شما آشنا شدم و انشاء ا… بتوانم اطلاعات علمي در خور سايت علمي شما تهيه و ارسال نمايم باتشكر: و من ا… توفيق

    [پاسخ]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *