Aigua pesada
Es denomina aigua pesada, formalment òxit de deuteri, a una molècula de composició química equivalent al aigua, en la que els dos àtoms del isòtop més abundant del hidrogen, el protio, són substituïts per dos de deuteri, un isòtop pesat del hidrogen (també conegut com a «hidrogen pesat»). La seua fòrmula química és: D2O o ²H2O.
Introducció
[editar | editar còdic]El aigua pesada és una forma d'aigua que conté una cantitat més gran de lo normal de deuteri, un isòtop de l'hidrogen, (també conegut com "hidrogen pesat") en lloc del isòtop comú d'hidrogen-1 o protio, del que està composta la major part del aigua normal.[1] Per lo tant, alguns o la majoria dels àtoms d'hidrogen de l'aigua pesada contenen un neutró, lo que provoca que cada àtom d'hidrogen siga aproximadament dos voltes més pesat que un àtom d'hidrogen normal (encara que el pes de les molècules d'aigua solament es veu moderadament afectat, ya que aproximadament el 89 % del pes molecular residix en l'àtom d'oxigen). L'aument de pes de l'hidrogen en l'aigua fa que siga una miqueta més densa.
El terme coloquial aigua pesada a sovint també s'utilisa per a referir-se a una mescla altament enriquida d'aigua que conté principalment òxit de deuteri, pero que també conté algunes molècules d'aigua ordinàries. Aixina per eixemple l'aigua pesada que s'utilisa en els reactors CANDU és d'un enriquiment del 99,75 % per cada àtom d'hidrogen, lo que significa que el 99,75 % dels àtoms d'hidrogen són del tipo pesat (deuteri). En comparació, en l'aigua ordinària, a voltes cridada «aigua llaugera», solament hi ha al voltant de 156 àtoms de deuteri per cada milló d'àtoms d'hidrogen.
L'aigua pesada no és radiactiva. En la seua forma pura, té una densitat aproximadament un 11 % major que la de l'aigua, pero, per lo demés, és física i químicament similar. No obstant, les diverses diferències entre les aigües que contenen deuteri (que afecten especialment a les propietats biològiques) són majors que en qualsevol atre compost comú en substitució isotòpica degut a que el deuteri és únic entre els isòtops estables en ser dos voltes més pesat que l'isòtop més llauger. Esta diferència aumenta la força dels enllaces hidrogen-oxigen de l'aigua, i açò a la seua volta és suficient per a causar diferències que són importants per a algunes de les reaccions bioquímiques. El cos humà conté de forma natural deuteri equivalent a aproximadament cinc grams d'aigua pesada, que és inofensiu. Quan una fracció gran d'aigua (>50 %) dels organismes superiors se substituïx per aigua pesada, el resultat és la disfunció celular i la mort.[2]
L'aigua pesada es va sintetisar per primera volta en 1932, pocs mesos despuix del descobriment del deuteri.[3] En el descobriment de la fissió nuclear a finals de 1938, i la necessitat d'un moderador de neutrons que capturara pocs neutrons, l'aigua pesada es va convertir en un component d'investigació de la primera energia nuclear. Des de llavors, l'aigua pesada ha segut un component essencial en alguns tipos de reactors, tant dels que generen energia com dels dissenyats per a produir isòtops per a armes nuclears. Estos reactors d'aigua pesada tenen la ventaja de poder amprar urani natural sense l'us dels moderadors de grafit (que poden plantejar en la fase de desmantellament riscs radiològics[4] o d'explosió de la pols).[5] Els reactors més moderns utilisen urani enriquit en «aigua llaugera» normal (H2O) com a moderador.
Atres formes d'aigua pesada
[editar | editar còdic]Aigua semipesada
[editar | editar còdic]L'aigua semipesada, HDO, existix sempre que hi haja aigua en hidrogen llauger (Protio, 1H) i el deuteri (D o ²H) en la mescla. Açò es deu a que els àtoms d'hidrogen (hidrogen-1 i deuteri) s'intercanvien ràpidament entre les molècules d'aigua. L'aigua que conté 50 % d'H i 50 % de D en el seu hidrogen en realitat conté aproximadament el 50 % HDO i 25 % cada u d'H2O i D2O, en equilibri dinàmic. En l'aigua normal, al voltant d'1 molècula de cada 3200 és HDO (un hidrogen de cada 6.400 és en forma de D), i les molècules d'aigua pesada (D2O) només es donen en una proporció d'aproximadament 1 molècula en 41 millons (és dir, una en 6.400²). Per lo tant, les molècules d'aigua semipesadas són molt més comunes que les molècules d'aigua pesada "pures" (homoisotópicas).
L'aigua pesada-oxigen
[editar | editar còdic]També està disponible comercialment aigua enriquida en els isòtops d'oxigen més pesats 17O i 18O, per eixemple, per a us com trazador isotòpic no radiactiu. Es tracta de "aigua pesada", ya que és més densa que l'aigua normal (l'H218O és aproximadament tan densa com a D2O, i l'H217O està a mig camí entre l'H2O i D2O), pero rara volta es diu aigua pesada, ya que no conté el deuteri que li donen al D2O les seues propietats nuclears i biològiques inusuals. És més cara que el D2O per la major dificultat en la separació de el 17O i18O.[6]
Aigua tritiada
[editar | editar còdic]L'aigua tritiada conté triti en lloc de protio o deuteri. La fòrmula química de l'aigua tritiada, òxit de triti o aigua superpesada és: T2O o 3H2O. Esta forma és radiactiva.
Ademés hi ha atres varietats isotòpiques com una forma sense nom que correspondria a un "aigua semi-superpesada", la fòrmula química del qual és HTO, THO o 1H3H O. Esta forma és radiactiva.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Plantilla:GoldBookRef
- ↑ D. J. Kushner, Alison Baker, and T. G. Dunstall(1999).Ca. J. Physiol. Pharmacol..77(2)
- 79-88.doi:10.1139/cjpp-77-2-79.
- ↑ Harold Clayton Urey (1893–1981)
- ↑ http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/ngwm-cd/PDF-Files/paper%2017%20(Holt).pdf
- ↑ https://web.archive.org/web/20140422132744/http://cigr.ageng2012.org/images/fotosg/taula_137_C0371.pdf
- ↑ Mosin, O. V, Ignatov, I. (2011) Separation of Heavy Isotopes Deuterium (D) and Tritium (T) and Oxygen (18O) in Water Treatment, Clean Water: Problems and Decisions, Moscow, N.º 3-4, pp. 69-78.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Agua pesada» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.