Томная вода
Томная вода
Вода H2O — самое распространённое в природе хим соединение.
Томная вода играет значительную роль в разных био процессах. Разные исследователи независимо друг от друга установили, что томная вода действует негативно на растительные и живы организмы. Но всё же, как проявили исследования многие клеточки микробов, водных растений и растений могут быть приспособлены к росту на тяжёлой воде. Как сказал ведущий научный сотрудник Пущинского института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Виктор Кутышенко, в процессе тестов было установлено, что чайный гриб приспосабливается к воде, на 98% состоящей из тяжеленной, всего за день. Это рекорд посреди исследованных до сего времени организмов. Грибы помещали в среду, где, не считая тяжеленной воды, содержались чайный настой и протонированная глюкоза. За адаптацией следили по скорости утилизации глюкозы и скопления промежных метаболитов: этилового спирта и уксусной кислоты. Содержание метаболитов определяли при помощи ЯМР-спектрометра. При пересадке в томную воду рост чайного гриба на день приостанавливался, а потом возобновлялся, хотя и с наименьшей скоростью, чем в контроле. Это рекорд по адаптации к воде из дейтерия, большинству микробов для этого необходимы недели и месяцы, а прежнему чемпиону — хлорелле — 6 суток.
Подопытных собак, крыс и мышей поили водой, третья часть которой была заменена тяжеленной водой. Через недолгое время начиналось расстройство обмена веществ животных, разрушались почки. При увеличении толики тяжеленной воды животные гибли.
И напротив, понижение содержания дейтерия на 25% ниже нормы в воде, которую давали животным, благотворно сказалось на их развитии: свиньи, крысы и мыши дали потомство, во много раз многочисленнее и крупнее обыденного, а яйценосность кур поднялась в два раза.
Тогда и раздались голоса в пользу полного изъятия дейтерия из употребленной в еду воды. Это привело бы к ускорению обменных процессов в человеческом организме, а, как следует, к повышению его физической и умственной активности. Но скоро появились опаски, что полное изъятие из воды дейтерия приведет к сокращению общей продолжительности людской жизни. Ведь понятно, что наш организм практически на 70% состоит из воды. И в этой воде 0,015% дейтерия. По количественному содержанию (в атомных процентах) он занимает 12-е место посреди хим частей, из которых состоит человеческий организм. Тут его следует отнести к уровню микроэлементов. Вот здесь то дейтерий сходу попадает на 1-ое место. Содержание таких микроэлементов как медь, железо, цинк, молибден, марганец в нашем теле в 10-ки и сотки раз меньше, чем дейтерия. Что все-таки случится, если удалить весь дейтерий?
На этот вопрос науке еще предстоит ответить. Пока же бесспорным является тот факт, что, меняя количественное содержание дейтерия в растительном либо животном организме, мы можем ускорять либо замедлять ход актуальных процессов.
Как сказал ведущий научный сотрудник Пущинского института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Виктор Кутышенко, в процессе тестов было установлено, что чайный гриб приспосабливается к воде, на 98% состоящей из тяжеленной, всего за день. Это рекорд посреди исследованных до сего времени организмов. Грибы помещали в среду, где, не считая тяжеленной воды, содержались чайный настой и протонированная глюкоза. За адаптацией следили по скорости утилизации глюкозы и скопления промежных метаболитов: этилового спирта и уксусной кислоты. Содержание метаболитов определяли при помощи ЯМР-спектрометра. При пересадке в томную воду рост чайного гриба на день приостанавливался, а потом возобновлялся, хотя и с наименьшей скоростью, чем в контроле. Это рекорд по адаптации к воде из дейтерия, большинству микробов для этого необходимы недели и месяцы, а прежнему чемпиону — хлорелле — 6 суток.
Припасы воды на Земле:
в морях и океанах — 1,4 миллиардов. км3
в ледниках — 30 млн. км3
в реках и озёрах — 2 млн. км3
в атмосфере — 14 тыс. км3
в живых организмах — 65%
Молекула полярна; угол Н-О-Н -104,5; связь O–H ковалентная полярная.
Вода является дипольным растворителем (растворяет многие газы, водянистые и твёрдые вещества).
Меж молекулами воды — водородные связи — см.набросок справа.
Тяжёлая вода? (также оксид дейтерия) — обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды. Тяжёловодородная вода имеет ту же хим формулу, что и рядовая вода, но заместо атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как: D2O либо 2H2O. Снаружи тяжёлая вода смотрится как рядовая — тусклая жидкость без вкуса и аромата.
Молекулы тяжёловодородной воды были в первый раз обнаружены в природной воде Гарольдом Клейтоном Юри в 1932 году. А уже в 1933 году Гилберт Ньютон Льюис получил чистую тяжёловодородную воду.
В природных водах соотношение меж тяжёлой и обыкновенной водой составляет 1:5500 (в предположении, что весь дейтерий находится в виде тяжёлой воды D2O, хотя по сути он отчасти находится в составе полутяжёлой воды, см. ниже).
Тяжёлая вода токсична только в слабенькой степени, хим реакции в её среде проходят несколько медлительнее, по сопоставлению с обыкновенной водой, водородные связи с ролью дейтерия несколько посильнее обыденных. Опыты над млекопитающими проявили, что замещение 25% водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, более высочайшие концентрации приводят к резвой смерти животного. Но некие мельчайшие организмы способны жить в 70% растворе D2O в H2O (простые) и даже в незапятанной тяжёлой воде (бактерии). Человек может без видимого вреда для здоровья испить стакан тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через некоторое количество дней. Таким макаром, тяжёлая вода наименее токсична, чем, к примеру, поваренная соль.
Тяжёлая вода скапливается в остатке электролита при неоднократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода стремительно поглощает пары обыкновенной воды, потому можно сказать, что она гигроскопична. Создание тяжёлой воды очень энергоёмко, потому её цена достаточно высока (приблизительно 200-250 баксов за кг).
Посреди населения существует миф о том, что при продолжительном кипячении природной воды концентрация тяжёлой воды в ней увеличивается, что типо может вредоносно сказаться на здоровье. В реальности же увеличение концентрации тяжёлой воды при кипячении ничтожно (к тому же тяжёлая вода фактически не ядовита).
Важным свойством тяжёловодородной воды будет то, что она фактически не поглощает нейтроны, потому употребляется в ядерных реакторах для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя. Она употребляется также в качестве изотопного индикатора в химии, биологии и гидрологии. В физике простых частиц тяжёлая вода употребляется для детектирования нейтрино; так, наикрупнейший сенсор солнечных нейтрино SNO (Канада) содержит 1 килотонну тяжёлой воды.
Выделяют также полутяжёлую (либо дейтериевую) воду, у которой только один атом водорода замещен дейтерием. Формулу таковой воды записывают так: DHO либо 2HHO.
Термин тяжёлая вода используют также по отношению к воде, у которой хоть какой из атомов заменен тяжёлым изотопом:
• к тяжёлокислородной воде (в ней лёгкий изотоп кислорода 16O замещен тяжёлыми изотопами 17O либо 18O),
• к тритиевой и сверхтяжёлой воде (содержащей заместо атомов 1H его радиоактивный изотоп тритий 3H).
Если подсчитать все вероятные разные соединения с общей формулой Н2О, то полное количество вероятных «тяжёлых вод» достигнет 48. Из их 39 вариантов — радиоактивные, а размеренных вариантов всего девять: Н216O, Н217O, Н218O, HD16O, HD17O, HD18O, D216O, D217O, D218O.
На сегодня в лабораториях получены не все варианты тяжёлой воды, в их просто нет необходимости, но никаких препятствий, не считая низкой стабильности приобретенных молекул, не существует.