Как сделать тяжелую воду

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 04.10.2024

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Борцы с отравлением наших организмов тяжелей водой продолжают радовать блеском научно-технических мыслей.

Так как по мнению автора в бутылке останется вода тяжелая, то ее гидролиз, возможный в домашних условиях, позволит вам получить дейтерий.
Вот только еще не решил, зачем бедному еврею дейтерий

как зачем? Нэполитычно рассуждаэшт, дарагой! Во первых - наружно, в качестве "мертвой воды" для заживления ран богатырей русских (не смейся- я как-то прочел в каком-то неославянском сайте про медицину древних русо-атлантов-гипербореев, там все прописано). Во вторых - водяная защита для домашнего ядерного реактора (лучше - на быстрых нейтронах ), чтобы хозяин оного не светился по ночам. А потом, когда станет радиоактивным- пропустить его через нанофильры Петрика - и снова в оборот.

надежда - самое главное в процессе сорбции :)
для усиления эффекта полученной леводы нужно к каждым двум стаканам леводы добавлять столовую ложку настойки валерианы - для компенсации тревожных мыслей вызванных эффектами тяжелых металлов на организм :)

Ну, мои друзья , накрутили.
Один из основных способов получения тяжёлой воды - это электролиз.
И к гидролизу ЭТО никакого отношения не имеет.
А в среде тяжелой воды значительно замедляются биохимические реакции (для тех кто хочет помолодеть, шучу!)

Интересно, а какого вида тяжёлую воду собирает мел? Только ту, что с дейтерием, или попутно собирает и протий в связке с тяжёлым кислородом-17 и кислородом-18? ;)

Как получить дейтерий в домашних условиях

Все фокусы с кипячением и замораживанием воды в холодильнике рассуждения недоучек. Реально нужно взять большой герметический бак с трубой. В бак нужно загрузить навоз, а газы, выходящие из трубы пропускать через воду. Энергия затрачивается только не загрузку/выгрузку бака, а все остальное делает химия.
Если есть тяжелая вода (D2O), то есть тяжелый сероводород (D2S). В действительности, в природе чаще встречается полутяжелая вода HDO и полутяжелый водород НDS. Так вот, при пробулькивание полутяжелого сероводорода через обычную воду протекает реакция изотопного обмена:
HDS + H2O = H2S + HDS.
Таким образом, дейтерий из навоза накапливается в воде. Теоретически работать должно, причем совершенно бесплатно.

Можно ли её получить в ДЛ? Пока думал о методе многократного электролиза воды с постепенным накоплением тяж. воды. Предполагаю осуществлять это так: электролизёр наполняется водой до метки, вставляются 2 электрода, идёт электролиз до тех пор, пока уровень жидкости не опустится ниже электродов. Опять доливаю до метки, повторяю процедуру и т.д.Хочется пару опытов с тяж. водой сделать. Но для этого нужна сама тяж. вода.) В общем: есть ли какие методики, предложения? Какеё, кстати в первый раз выделили? Спасибо за советы.

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!

Дейтерий открыли фракционной перегонкой жидкого водорода в 1932 г, на существование дейтерия натолкнул факт расхождения значений атомных масс при разных измерениях, которое превышало точность эксперимента.

В радиохимических лабораториях для синтеза некоторых бета-трассеров (изотопы бета-распадчиков для последующего получения меченых соединений) используют соли высокоактивных нейтронных источников, которые растворяют в дистиллированной воде содержащей ионы-мишени (так же в виде соли). По сути колба с такой смесью представляет собой гомогенный ядерный реактор (но из-за малых концентраций цепная реакция исключена). Соль стараются подобрать так, чтобы целевой изотоп взаимодействуя с анионом образовывал нерастворимую соль. Параллельно получается и тяжелая вода.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno

Увы, интенсивность ампульных и пр. портативных источников нейтронов не превышает 10^10 нейтр/сек, об этом есть в интересной книге Якубовича "Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры", 1963 г., которую я собираюсь отсканировать, там, кстати, есть о портативных источниках нейтронов (о других источниках, на основе плазменного фокуса, см. труды ВНИИА имени Н.Л. Духова). Скорость образования тяжелой воды составит в лучшем случае (число нейтронов делить на число Авогадро)= округленно 10^10/10^24 = 10^-14 моль/секунду или, опять же округленно, 10^-10 моль в час. Это еще медленнее электролиза, и для ДЛ не годится.

Если есть возможность - выложите.

В свое время с Бродским была интересная история. Технологию получения тяжелой воды разработали в его институте, но когда он - один из авторов - захотел увидеть завод, построенный по этой технологии, оказалось, нельзя - он не имеет доступа к таким большим секретам! В конце концов добился и увидел, но это было непросто.

Если нейтронов будет достаточно много, то вместе с тяжелой образуется и сверхтяжелая вода. Отходы трития создают большую проблему.

Выкладываю книги Бродского и Баранова в данной теме, поскольку не знаю, следует ли им быть в Литературе. Решать редактору.
У Баранова есть, кстати, глава об истории создания центрифуг и современном оформлении этой технолигии, несколько комичной, правда, после урана в Иране (или наоборот?).

Ничего удивительного. Коммерциализация всех сфер жизни (извините за оффтоп, если можно, сделайте, чтобы он, как у других, открывался по требованию, ибо я не умею) ведет государства к установлению монополии на истину и на научные знания в частности. Именно к этому ведет усиление роли СМИ, шоу-бизнеса и реформа образования. Человек не должен сомневаться в том, что ему сообщает государство или даже частники, находящиеся под его защитой (в частности, легковерие помогает рекламе). Но люди этому противостоят. Биохимия в домашней лаборатории уже обсуждалась на соседнем форуме, Физика в сарае известна со времен ИФП (Избы Физических Проблем) П.Л. Капицы. И вот, наконец, наш коллега ставит вопрос о разделении изотопов в ДЛ!

Вот еще литература, где есть о разделении изотопов: Федотьев, Алабышев и др. - Прикладная электрохимия и Якименко, Модылевская, Ткачек, Электролиз воды, последнюю не нашел на форумах и тоже выкладываю

P.S. Чтобы скрыть текст, его выделяют и нажимают кнопку spoiler= (нижний ряд, предпоследняя). Кроме того, между знаком = и правой квадратной скобкой ] можно ввести заглавие.

Спасибо за разъяснение.
Статьи в энциклопедии прочитал, сравнил, в новой редакции еще меньше технических подробностей, но большой разницы нет. Видимо, слишком специфический вопрос. Одна из важнейщих подробностей - необходимость электролиза на холоду, зависимость коэффициента разделения от температуры на железном катоде следующая: +1град C - 14,4; 50 град - 8,6; +90 град - 5,0 (коэф. разделения приближенно равен отношению скорости выделения протия к скорости выделения дейтерия).

В том-то и разница, что из новых книг все больше исчезают практические подробности (причем часто это относится к совершенно несекретным вещам). Например, приведенный вами факт довольно важен, поскольку обычно электролиз воды пытаются вести при возможно более высокой температуре (это экономит энергию).

Да, на первых ступенях электролиза, при переработке самых больших объемов, для экономии охлаждение не применяют. Но все равно энергозатраты не позволяют вести процесс в ДЛ. Воды достаточно - мимо нас в средней квартире в месяц проходит около полулитра тяжелой воды. Даже десятипроцентная эффективность извлечения уже позволила бы достичь цели. На мой взгляд, искать имеет смысл в двух областях. Первая - экстракция веществами, чувствительными к радиусу иона или атома, чем-то вроде краун-эфиров. Вторая - миграция в противотоке жидкости (описана у Бродского) или, еще лучше, миграция или диффузия через протонообменную мембрану. Подвижность протонов и дейтронов в ней наверняка будет сильно различаться. Аппарат должен работать с проточной водой и вытягивать из нее дейтерий, как в "искусственной почке". Это могло бы заработать в ДЛ, но разработать в ДЛ сам метод невозможно - его надо искать в литературе, хотя бы зацепку.

Проблема в том, что водопроводная вода - далеко не дистиллят, что дополнительно усложняет любые методы разделения.
Насчет мембраны - лучше было бы взять анионит, т.к. дейтерий при диссоциации переходит преимущественно в форму OD -

С точки зрения чистой химии - возможно, да, но в случае дейтероксила (аналога гидроксила, если можно его так назвать) разница в массе, радиусе иона и пр. будет гораздо меньше, а значит, снизится эффективность разделения. Я не слышал никогда, чтобы форма OD 3 + или какая-нибудь OHD 2 + была бы особенно устойчива и мешала бы работать с дейтронами в водном растворе. Если уж D 2 O диссоциирует, то дейтронов должно быть не меньше, чем дейтероксилов. IMHO, следует использовать миграцию через протонообменную мембрану, Nafion (их много разных) или что-нибудь еще.

Про ионообмен: если дистиллят или деионизат(реальнее в ДЛ) через анионит в ОН форме качать, то что, получается, что смола должна обменивать гидроксилы на дейтероксилы? И какова эффективность такого процесса? Какие-то литературные данные есть по этому вопросу?

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!

Видел две статьи, где использовали катиониты. Коэффициент обогащения по дейтерию 1.01-1.03. С анионитом будет не лучше.

Возникла диверсионная идея. Когда дома фильтр для воды ставить будем - между деиоонизатором и реминерализатором вкорячить свою кассету с анионитом. И через некоторое время(интересно, через какое это рационально делать?) проверить.

_________________
Сыплется с неба пепел взрывов,
Ночь за окном темна.
Вот и пришла моя погибель -
Ядерная война!

Часовой пояс: UTC [ Летнее время ]

Кто сейчас на конференции

Ежедневно употребляя обычную питьевую воду, большинство жителей планеты не подозревают, что всем нужная жидкость может быть легкой или тяжелой. В зависимости от этих характеристик вода может быть полезной и продлевать жизнь или, наоборот, сокращать ее и содействовать развитию болезней.

Содержание статьи

Что такое тяжелая и легкая вода
Что такое вода
В чем заключается биологическая роль воды

Тяжелая вода

Легкая вода

Легкая вода чрезвычайно полезна человеческому организму, ее постоянный прием нормализует работу клеток в плане метаболизма (обмена веществ). У человека повышается работоспособность, организм быстро восстанавливается после физических нагрузок и эффективно очищается от шлаков, токсинов. Легкая вода обладает противовоспалительным эффектом, способствует коррекции веса и даже устраняет посталкогольную абстиненцию. Впервые данные о положительном влиянии легкой воды на живые организмы получили российские ученые Варнавский И. Н. и Бердышев Г.Д.

Тяжёлая вода имеет ещё одно название — оксид дейтерия.

Тяжёлая вода — это …

Термины атомной энергетики

Тяжелая вода (Heavy water) оксид дейтерия, D₂О — по сравнению с обычной имеет значительно лучшие ядерно-физические свойства. Она почти не поглощает тепловых нейтронов, поэтому является лучшим замедлителем. Применение тяжелой воды в качестве замедлителя позволяет использовать в качестве топлива природный уран; уменьшается первоначальная загрузка топлива и ежегодное его потребление. Однако стоимость тяжелой воды очень высока.

Термины атомной энергетики. — Концерн Росэнергоатом, 2010

Большой Энциклопедический словарь

ТЯЖЕЛАЯ вода — D₂О, изотопная разновидность воды, в молекулах которой атомы водорода заменены атомами дейтерия. Плотность 1,104 г/см³ (3,98 .С), tпл 3,813 .С, tкип 101,43 .С. Соотношение в природных водах Н:D в среднем 6900:1. На организмы действует угнетающе, в больших дозах вызывает их гибель. Замедлитель нейтронов и теплоноситель в ядерных реакторах, изотопный индикатор, растворитель; используется для получения дейтерия. Существуют также сверхтяжелая вода Т₂О (Т — тритий) и тяжелокислородная вода, молекулы которой вместо атомов 16О содержат атомы 17О и 18О.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Научно-технический энциклопедический словарь

ТЯЖЕЛАЯ ВОДА (оксид дейтерия, D₂O), вода, в которой атомы водорода замещены ДЕЙТЕРИЕМ (изотоп ВОДОРОДА с ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АТОМНОЙ МАССОЙ, примерно равной 2, в то время как у обычного водорода относительная атомная масса равна примерно 1. Встречается в малых концентрациях в воде, из которой ее получают ЭЛЕКТРОЛИЗОМ. Тяжелая вода используется как ЗАМЕДЛИТЕЛЬ в некоторых АТОМНЫХ РЕАКТОРАХ.

Научно-технический энциклопедический словарь

Свойства тяжёлой воды

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 о С .

Точка кипения тяжёлой воды — 101,4 о С .

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/см 3 . [1]

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.

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.

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.

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

Выводы

Виды воды

Формулу воды(H2O) знают даже те, кто почти не учил в школе химию, а вот про ее тяжелую разновидность слышал далеко не каждый. В привычной для нас жидкости содержится 2 атома водорода и 1 кислорода. В типичном состоянии водород содержит только один протон, но также существуют атомы, в которых находится 2 или 3 ядра, их считают изотопами. Химические свойства элемента настолько близки к атому обычного водорода, что он образует такие же молекулы. Поэтому вместо привычной легкой воды существует еще и дейтерия, которая значительно отличается от нее.

Физические свойства

По некоторым параметрам D2O (дейтериевая вода) схожа с обычной жидкостью, но в остальных параметрах они кардинально отличаются. Рассмотрим основные из них:

Цвет. Тяжелая и легкая вода не отличаются по этому параметру. Во всех состояниях D2O остается прозрачной. Поэтому ее легко перепутать с питьевой жидкостью, особенно если ее налить в кружку или графин. Отличия заметны только по вкусу, в ней как будто присутствует сахар. Изменение цвета у сверхтяжелой воды происходит только при наличии примесей.
Запах. Вода в сточных водах и D2O не отличаются и по этому критерию. Гнилось, хлористость и другие посторонние примеси говорят о проблемах резервуара, но не о качестве жидкости.
Температура кипения. У легкой воды этот процесс запускается при 100 °C, а у тяжелой — 101,7 °C. Такие же небольшие отличия есть еще по температуре кристаллизации, разница составляет 3,82 ед.
Молекулярная масса. При рассмотрении того, какая вода тяжелее, получается, что D2O весит больше, но тоже лишь на 2 ед. Благодаря этому меняется скорость обменных процессов.
Растворимость. Сверхтяжелая вода быстро перемешивается с этанолом, но соль размешать в ней уже труднее, поэтому для бытовых нужд она не подходит.

Как ее получают?

70 лет назад жидкость добывали только во время электролиза, но по мере развития технологий появился ректификационный водород и изотопный обмен в разных модификациях.

Сейчас на производстве используют метод, во время которого используют жидкость из электролитических цехов. Так появляется водород, а жидкость при этом содержит около 0,2% тяжелой воды. В результате изотопного обмена концентрация повышается до 10%. После этого начинается ступенчатый электролиз с щелочью, там показатель увеличивается до 99%.

Стоимость полученного раствора определяют в зависимости от его чистоты. Дома получить такую жидкость без специального оборудования не удастся.

Где используют?

Когда ученые только обнаружили тяжелую воду и выявили ее основные свойства, они не могли найти применение этому веществу. Оксид дейтерия не использовался 5 лет, после стал очевиден процесс деления ядер, поэтому для жидкости нашли промышленное применение.

Ядерные технологии

Сейчас мнения физиков раздваиваются, поскольку некоторые ученые видят настолько большой потенциал у тяжелой воды, что называют ее топливом будущего. Она уже используется для регулирования термоядерного синтеза, правда вносит в этот процесс свои коррективы.

Из-за высокой перспективности некоторые государства даже контролируют коммерческий оборот и устанавливают свои нормативы. Такие меры оправданы, поскольку иначе возникнет риск создания неконтролируемых установок, которые работают на природном уране.

Лаборатория, медицина

Оксид дейтерия используется во всех отраслях, где становится актуален. В медицине его адаптировали для предотвращения быстрого размножения микроорганизмов, биологи тоже активно пользуются этим свойством. Сейчас тяжелая вода используется еще и в качестве растворителя или индикатора при выполнении анализов.

Полностью влияние D2O на живые организмы все еще не изучено. Некоторые считают, что она действует почти также, как тяжелые металлы в воде. Ученые провели серию экспериментов и обнаружили неоднозначные результаты, которые менялись в зависимости от концентрации тяжелой воды в обычной жидкости:

20% — домашний скот активно растет и набирает мышечную массу, а куры больше несутся;
50% — живые организмы быстрее развиваются, у них наступает раннее половое созревание;
70% — наступает преждевременное старение, ухудшается обмен веществ, появляются опухоли, некоторые органы отказывают.

Ядерные реакторы

Благодаря своим физическим свойствам жидкость способна замедлить нейроны, которые регулируют синтез. Тяжелая вода избавляет от необходимости установки нефритовых стержней, которые опасны из-за радиоактивности и угрозы взрыва. В реакторах элемент используют еще в качестве носителя, который отводит тепло из зоны с цепной реакцией.

Влияние на людей

D2O содержится в атмосфере тысячелетиями, поэтому в небольших количествах она попадает в питьевую воду. В таком виде жидкость не опасна. Проводить эксперименты с повышением ее концентрации не рекомендуется, поскольку даже во время экспериментов с животными еще не удалось достичь стабильного результата.

Иногда люди сравнивают металлы в сточных водах и D2O, но даже по физическим свойствам они отличаются. Тяжелая вода почти не проходит через клеточные мембраны, из-за этого организм быстро угнетается, замедляются химические реакции.

Несколько стаканов высококонцентрированной тяжелой воды не навредят здоровью и самочувствию. Некоторые врачи используют ее для лечения гипертонии. Однако, к этому процессу подходят с осторожностью, поскольку есть высокий риск развития побочных эффектов.

Тяжелые металлы в воде

Некоторые путают жесткую и тяжелую воду, хотя это два совершенно разных понятия. В первом случае подразумевается наличие тяжелых металлов, среди которых железо, марганец, свинец, медь и ртуть.

Очистка воды от тяжелых металлов происходит через фильтры. Методом обратного осмоса или сорбции из жидкости удаляют нежелательные элементы. С тяжелой водой такого сделать не получится. Ни одно очистительное сооружение не справится с этим, поскольку между частицами дейтерия и протия нет существенной разницы.

Тяжелая вода содержится в организме каждого человека и регулярно попадает в питьевую воду. Она широко используется в промышленной отрасли и считается перспективным топливом, но все ее свойства и влияние на живые организмы до конца остаются не изучены.

Читайте также: