В ПОИСКАХ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ
Те же результаты получены при анализе воды, выделенной из всевозможных минералов, воды, образовавшейся при сжигании нефти, угля и природных газов.
Означало ли это, однако, что ученые, убедившись в одинаковом изотопном составе любой воды на нашей планете, потратили впустую и силы и время? Совсем нет.
Дело в том, что 0,02 процента — это только приблизительная величина. В действительности же количество тяжелой воды в природных водах колеблется. Хотя эти колебания и весьма незначительны — в пределах нескольких тысячных долей процента, они указывают на то, что
В грандиозной лаборатории природы происходит разделение изотопов водорода. Конечно, этот процесс нигде не идет до конца.
Поэтому там, где есть условия для интенсивного испарения, вода, как правило, несколько обогащается дейтерием. Например, вода Мертвого моря, Каспия и большинства других крупных водоемов содержит несколько больше дейтерия, чем речная.
В водах забайкальских рек — Шилки, Аргуни и Гази — мура — дейтерия меньше, чем в воде московского водопровода или в Волге, Днепре и Оби, но уже по другой причине. Обеднение забайкальских рек тяжелой водой связывается с вечной мерзлотой почвы. Она раньше выморажи —
Вается и меньше принимает участия в общей природной циркуляции воды.
Характерно, что в инее дейтерия меньше, чем его содержится в обычной воде. Иней образуется из водяного пара, а так как тяжелая вода испаряется медленнее легкой, то пар, содержащийся в воздухе, уже обеднен дейтерием.
Изменение плотности воды, вызванное присутствием сбычного количества тяжелых изотопов кислорода, в двенадцать раз больше изменения плотности, вызываемого присутствием в ней дейтерия. А так как количество дейтерия в воде чаще всего определяется именно по ее плотности, то даже небольшое изменение в изотопном составе кислорода может существенно исказить результаты анализа.
Разный изотопный состав капель дождя и снежинок свидетельствует о том, что возникают они в облаках разными путями.
Сжигая водород в кислороде, выделенном из различных минералов, и исследуя затем изотопный состав полученной воды, удается воссоздать условия образования этих минералов в земной коре.
Все эти работы требуют от исследователя большой изобретательности и экспериментального мастерства. И почти каждый год приносит здесь много нового, порой заставляет пересмотреть старые результаты, наметить и уточнить пути дальнейших исследований.
Водород находится в природе как в виде химических соединений с другими элементами, так и в свободном состоянии. Химически не связанный, свободный водород имеется в газах, выделяющихся при извержении вулканов. Он образуется при разложении некоторых органических веществ, а также выделяется в небольших количествах растениями.
Но выделить из огромной массы природной воды содержащиеся в ней крохотные количества тяжелой воды очень трудно. Надо переработать тысячу литров воды, чтобы получить всего с полстакана этого драгоценного вещества.
Тяжёлая вода
Лёгкая вода — тяжёлый случай
У атома водорода в природе два стабильных изотопа — протий (H, 1 H) и дейтерий (D, 2 H). Ядро атома протия состоит из одного протона, его атомная масса 1; ядро дейтерия помимо протона содержит нейтрон и обладает атомной массой 2. Содержание изотопов водорода и изотопологов воды в природе сильно различается.
Среднегодовое содержание дейтерия (в миллионных долях) в осадках. Чем светлее оттенок, тем выше содержание дейтерия. Доля дейтерия в среднем падает от экватора к полюсам, но в каждом регионе определяется особенностями климата и круговорота воды. Иллюстрац
Медицинское применение тяжёлой воды: после приёма D2 18 O дейтерий выводится в виде воды, а 18 O — в виде воды и CO2. Так как CO2 образуется при сжигании жиров и углеводов, то по разнице потерь изотопов можно определить энергозатраты организма.
Стоит отметить, что попытки доказать особую полезность лёгкой воды есть и за рубежом. Только за последние несколько лет на эту тему писали исследователи из Словакии, США, Ирана и Румынии. Ранее выходили публикации научных групп из Китая и Украины. В целом содержание зарубежных статей аналогично приведённым выше примерам из отечественных публикаций.
Мы надеемся, что эта статья предостережёт читателей от излишней доверчивости, поможет выработать критическое отношение к исследованиям лёгкой воды и в конечном счёте позволит составить собственное мнение.
Авторы выражают глубокую признательность Глебу Семёновичу Денисову, Александру Юльевичу Иванову, Константину Львовичу Иванову и Валентину Николаевичу Пармону за помощь в сборе, обработке и критической оценке материала. Мнение перечисленных людей может не совпадать с мнением авторов статьи.
2 Барышев М. Г., Басов А. А., Болотин С. Н., Джимак С. С., Кашаев Д. В., Федосов С. Р., Фролов В. Ю., Шашков Д. И., Лысак Д. А., Тимаков А. А. Оценка антирадикальной активности воды с модифицированным изотопным составом с помощью ЯМР-, ЭПР- и масс-спектроскопии // Известия РАН, серия физическая, 2012, 76(12), 1507—1510.
3 Доклад сделан в 2003 году на 8-й Всероссийской (международной) научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул».
4 Сыроешкин А. В., Титорович О. В., Плетенева Т. В., Бурдейная Т. Н. Вода, обеднённая по дейтерию, как адъювантное средство при лечении онкологических заболеваний (обзор) // Микроэлементы в медицине, 2015, 16(3), 29—37.
5 Адъювант (adjuvant) — соединение или комплекс веществ, используемые для усиления иммунного ответа.
Что такое тяжелая вода и можно ли ее пить (4 фото)
Другие виды тяжёлой воды
Полутяжёлая вода
Сверхтяжёлая вода
Тяжелокислородные изотопные модификации воды
Тяжелокислородная вода, в частности, 1H218O, используется в диагностике онкологических заболеваний (из неё на циклотроне получают изотоп фтор-18, который используют для синтеза препаратов для диагностики онкозаболеваний, в частности 18-фдг).
Общее число изотопных модификаций воды
Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения с общей формулой Н2О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды всего девять (так как существует два стабильных изотопа водорода и три — кислорода):
- Н216O − лёгкая вода, или просто вода
- Н217O
- Н218O − тяжелокислородная вода
- HD16O − полутяжёлая вода
- HD17O
- HD18O
- D216O − тяжёлая вода
- D217O
- D218O
Таким образом, кроме обычной, наиболее распространённой в природе «лёгкой» воды 1H216O, в общей сложности существует 8 нерадиоактивных (стабильных) и 9 радиоактивных «тяжёлых вод».
Тяжёлая вода — презентация, доклад, проект
Contents
