“Nước nặng” là gì? Và ứng dụng của nó (Câu hỏi của bạn Hải Tiên Sinh)


Nước nặng là nước chứa một tỷ lệ đồng vị đơteri (deuterium) cao hơn thông thường, hoặc là đơteri ôxít, D2O hay ²H2O, hoặc là đơteri proti ôxít, HDO hay H¹H²O Các tính chất vật lý và hóa học của nó là gần như tương tự như của nước (H2O). Nước nặng có thể chứa nhiều tới 100% D2O, và thông thường thì thuật ngữ này nói tới nước trong đó có tỷ lệ cao đơteri. Sự thay thế đồng vị bằng đơteri biến đổi năng lượng liên kết của liên kết hiđrô-ôxy trong nước, dẫn tới biến đổi các tính chất vật lý, hóa học và đặc biệt là sinh học của nước chứa thuần túy hay làm giàu cao bằng đơteri ở mức độ lớn hơn so với được tìm thấy trong phần lớn các hợp chất hóa học được thay thế bằng đồng vị.

Không nên nhầm lẫn nước nặng với nước cứng hay với nước siêu nặng.

Harold Urey phát hiện ra đồng vị đơteri năm 1931 và sau đó đã có thể cô đặc nó trong nước. Người thầy của Urey là Gilbert Newton Lewis đã cô lập mẫu đầu tiên của nước nặng tinh khiết bằng điện phân năm 1933. Năm 1934 George de Hevesy và Hoffer sử dụng nước nặng trong một trong những thực nghiệm dò tìm vết sinh học đầu tiên, để ước tính tốc độ luân chuyển nước trong cơ thể người.

Nước nặng chiếm 0,014% nước bình thường, vì vậy khi điều chế hiđro bằng phương pháp phân huỷ nước luôn luôn có một lượng nhỏ đơteri. Khi điện phân nước, quá trình khử điện tích ion hiđro nhẹ dễ dàng hơn khử điện tích ion đơteri. Bởi vậy hiđro được giải phóng có thành phần phần trăm hiđro nhẹ nhiều hơn so với nước, trong khi đó trong bình điện phân tập trung nhiều nước nặng. Bằng cách này lần đầu tiên vào năm 1933 (Lewic) đã điều chế được nước nặng với 20 lít nước đem điện phân cho đến khi còn lại 0,3 cm3.

Trong công nghiệp để điều chế một lượng lớn nước nặng người ta sử dụng phần chất lỏng còn lại của bể điện phân nước đã sử dụng trong một thời gian dài, vì khi đó trong để sẽ tích tụ một lượng lớn nước nặng.

—————–
Ứng dụng?
—————–
Nước nặng rất cần trong các lò phản ứng hạt nhân; nó có vai trò làm chất hãm tốc độ các nơtron nhanh xuống bằng tốc độ chuyển động nhiệt của các chất khí. Nơtron nhiệt mới có tác dụng tạo ra các phản ứng hạt nhân để điều chế các đồng vị phóng xạ.


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *