Тяжелая вода химия: Тяжёлая вода — Водовоз.RU

Что такое тяжёлая вода — РЕАХИМПРИБОР

Что такое тяжёлая вода — РЕАХИМПРИБОР

2. Блог
3. Что такое тяжёлая вода

Последнее из блога

03 ноября

Семь правил чистоты с Востока

Расширяем кругозор

03 ноября

Химия и жизнь во вселенной

Наука для Жизни

01 октября

Почему выгодно покупать в рассрочку?

Полезно знать

01 октября

Why is it profitable to buy in installments?

in English

Посмотреть весь блог

Что такое тяжёлая вода

и чем она отличается от лёгкой. 

Многие слышали про существование некой «тяжелой воды», но мало кто знает, почему она называется тяжелой, и где вообще эта сказочная субстанция находится. Цель этот материала – прояснить ситуацию, а так же пояснить, что ничего опасного и сказочного в тяжёлой воде нет, и что она присутствует в небольших количествах практически во всех обычных водах, в том числе которые мы каждый день пьём. 

«Тяжелая вода» действительно является тяжелой по отношению к обычной воде. Ненамного, примерно на одну десятую по массе, но этого достаточно, чтобы изменить свойства оной воды. А «тяжесть» её заключается в том, что вместо «легкого водорода», или протия, 1H, в молекулах этой воды присутствует тяжелый изотоп водорода 2H, или дейтерий (D), в ядре атома которого кроме протона находится ещё и один нейтрон . С точки зрения химии, формула тяжёлой воды такая же, как у простой, Н2О, но физики внесли коррективы, и поэтому записывать формулу принято как – D2O или 2h3O. Есть ещё один вариант тяжёлой, или её ещё называют «сверхтяжёлой» воды – Т2О – это оксид трития, изотопа водорода с двумя нейтронами в ядре (а всего нуклонов три, отсюда «тритий»). Но тритий радиоактивен, да и военные используют его в качестве сырья для водородных бомб (и, соответственно, секретят всё, что с ним связано – просто на всякий случай), так что о сверхтяжёлой воде мы в этом материале говорить не будем. 

Чем же так ценна тяжёлая вода, что её не только выделили из простой (а это, поверьте, целое дело), но и носятся, как с писаной торбой? 

А всё дело в добавочных нейтронах, присоединившихся к ядрам протия. Если рассматривать не молекулу воды в целом, а атомы водорода по отдельности, то получается, что они стали в два раза тяжелее! Не на одну десятую, а в два! То есть, «толше» они стали, тучнее. А раз они тучнее, то как всем тучным, им не хочется много двигаться. Они «ленивые», не особо активные по сравнению с протием, и именно этим объясняются все отличия в свойствах между лёгкой и тяжёлой водой. 

Для начала приведём перечень этих свойств.  

• Тяжелая вода не имеет ни запаха, ни цвета; по этому параметру лёгкую и тяжёлую воду не различить. 

• Температура её плавления выше, лёд тяжёлой воды начинает образовываться уже при температуре 3,813 °C 

• Закипает же она при более высокой температуре — 101,43 °C 

• Вязкость тяжелой воды на 20% выше вязкости обычной 

• Плотность – 1,1042 г/см3 при температуре 25°C, что тоже ненамного, но выше плотности обычной воды.  

То есть, различить их можно даже на примитивном, бытовом уровне. Но есть у тяжёлой воды и свойства, которые трудно определить «дома на кухне». Например: 

• Тяжёлая вода, в отличие от лёгкой, очень плохо поглощает нейтроны. И потому является идеальным замедлителем для ядерных реакциях на медленных, «тепловых» нейтронах. 

Есть и другие специфические её свойства, но они выходят за рамки обывательского восприятия и интересны в основном узким специалистам, так что о них тоже не будем. 

Хорошо, а где же она располагается, эта «тяжёлая вода»? Где этот волшебный источник с ценным содержимым? Ценным, ибо килограмм тяжёлой воды стоит более тысячи евро.  

А нет его, волшебного источника! Он расположен… Везде. 

В среднем соотношение молекул тяжёлой и обычной воды в природе составляет 1:5500. Однако это значение «среднее по больнице»; в морской воде содержание тяжёлых изотопов выше, в речной и дождевой воде – заметно ниже. (1:3000-3500 против 1:7000-7500). Так же наблюдается сильное различие в концентрациях в зависимости от региона и местности. Существуют также отдельные источники (отдельные районы) где концентрация тяжёлой воды зашкаливает и сравнима с концентрацией обычной протиевой, но это исключительные случаи. 

С одной стороны, распространённость тяжёлой воды – благо. Её можно найти буквально везде, в любом стакане. С другой – малая концентрация очень неспособствует выделению её в чистом виде, отдельно от протиевой. Отсюда и такая высокая стоимость её получения. 

Интересно, но факт: ученые, открывшие тяжелую воду, отнеслись к ней как к научному казусу, чему-то малозначимому, побочному и развлекательному. Не увидели больших возможностей в ее применении (впрочем, будем объективны, такая ситуация, с научными открытиями на каждом шагу). И лишь спустя некоторое время, совершенно другими исследователями, был открыт ее научный и промышленный потенциал. 

«Тяжелая вода» применяется: 

• В ядерных реакторах, для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя; 

• В качестве изотопного индикатора в химии, физике, биологии и гидрологии; 

• Как детектор некоторых элементарных частиц; 

• Вполне вероятно, что в обозримом будущем тяжелая вода станет бесконечным источником энергии – учёные всерьёз думают, как использовать дейтерий в качестве топлива для управляемого термоядерного синтеза.  Но это пока из области фантастики, хотя успехи на данном поприще неоспоримы. 

Химикам же тяжёлая вода интересна тем, что полученный из неё дейтерий легко определяем простыми лабораторными способами. И если синтезировать с его помощью заданные вещества, полностью заменив дейтерием протий, и соединить их с другими, «нормальными» веществами, можно отследить, какой именно атом водорода в процессе реакции вошел в состав той молекулы, а какой – иной. То есть с помощью дейтерия химики «метят» молекулы и смотрят, как протекает механизм той или иной реакции. И поверьте, этот метод стоит того, чтоб назвать его революционным – в своё время он перевернул знания множества теоретиков, знавших «как оно должно быть», заставив вновь и вновь пересматривать законы природы, находя новые и новые причинно-следственные связи, строить новые гипотезы и теории, что, конечно, сильно продвинуло химию, как науку. 

Простому же далёкому от теоретической химии обывателю интереснее, а как тяжёлая вода действует на человека, и вообще на биологические системы, как таковые? И это очень правильный интерес. Ибо тяжёлая вода для живых организмов – ЯД! 

Тяжелая вода, в отличие от лёгкой, угнетает жизненные процессы на всех уровнях. Биологи её так и называют – «мёртвая вода». В ее присутствии химические реакции тормозятся, а биологические процессы… Как минимум, замедляются. В том числе, например, замедляется и прекращается размножение микробов и бактерий.  

Эксперименты над млекопитающими показали, что замещение 25% водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного. Некоторые микроорганизмы способны жить в 70%-ной тяжёлой воде) (простейшие) и даже в чистой тяжёлой воде (бактерии), но это исключения. Человек может без видимого вреда для здоровья выпить стакан тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней, но при постоянном длительном воздействии начинается замещение воды в тканях, после чего проявляются негативные последствия.  

В качестве эксперимента учёные попробовали поить тяжелой водой мышей со злокачественными опухолями. Ну, помните сказку о живой и мёртвой воде, где мёртвая заживляет раны? И у них получилось — вода оказалась по настоящему мертвой, опухоли уничтожила! Правда, вместе с мышами. Так же тяжелая вода действует отрицательно на раститения. Подопытных собак, крыс и мышей поили водой, треть которой была заменена тяжелой водой, через недолгое время у нихначиналось расстройство обмена веществ, разрушались почки. При увеличении доли тяжелой воды животные погибали. 

Но есть и обратная сторона медали: наоборот, снижение 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 обычного, а яйценосность кур поднялась вдвое.  То есть, кроме «мёртвой воды» учёные обнаружили и «живую», и детская сказка стала реальностью. 

Как избежать контакта с «мёртвой» водой и увеличить использование «живой»? Наверное, никак. И та и та получатся в промышленных масштабах и стоит сумасшедших денег. Однако в быту мы хоть и несильно, но можем влиять на качество употребляемой воды Например, дождевая вода содержит заметно больше тяжелой воды, чем снег. Так что в «мистическх» экспериментах с талой водой и её влиянием на организм не так уж много мистического. Так же выше содержание тяжёлой воды в море, и в процессе опреснения методом обратного осмоса она только накапливается, что следует учитывать при проектировании опреснительных установок. Известны случаи, когда целые регионы стали жертвами незнания этого факта. Люди, проживавшие в этих регионах, регулярно использовали опресненную морскую воду с повышенным содержанием дейтерия, вследствие чего многие жители заболели тяжелыми болезнями.  

Однако в природе нет ничего лишнего, и не стоит так уж открещиваться от тяжёлой воды, клеймя её ядом или называя «бесполезной». Она требует от нас особого адекватного отношения, внимания и дальнейшего изучения, и этим мало чем отлчается от великого множества веществ , которые требуют не меньшего внимания. Химия – это наука, вот и надо подходить и вопросу со всем арсеналом её возможностей. 

Регистрация

Имя *


Электронная почта *


Телефон *


Пароль *

Согласен с политикой конфиденциальности

71. Тяжелая вода

Тяжелая
вода
– оксид дейтерия D2O с кислородом
природного изотопного состава, бесцветная
жидкость без запаха и вкуса.

Тяжелая
вода
была открыта в 1932 г.
Г. Юри
, Ф.
Брикведде
и Дж.
Мерфи
, впервые получена в чистом виде и изучена
в 1933 г.
Г. Льюисом
и P.
Макдональдом
. При электролизе обыкновенной воды,
включающей в себя молекулы НО, существует
также малая доля молекул DO, образованных
тяжелым изотопом водорода. Разлагаются
в основном молекулы НО, поэтому при
длительном электролизе воды остаток
постепенно обогащается молекулами DO.
В 1933
году
из такого остатка электролиза удалось
выделить небольшое количество воды с
молекулярным составом DО, которая
получила название тяжелая
вода
.

В
смеси D2O
и h3O
с большой скоростью протекает изотопный
обмен: h3O
+ D2O = 2HDO

Дейтерий
обычно присутствует в воде в малом
количестве (HDO
), реже в большом – D2O
.

Строение
молекулы тяжелой воды аналогично
строению простой воды, отличия существуют
лишь в длине связей и углов между ними.
При конденсированном состоянии
наличествует водородная связь.

Химические
и физические свойства.

У
тяжелой воды температура кипения –
101,44 °C, температура плавления –
3,823 °C.

Кристаллы
D2O
имеют такую же структуру, как и кристаллы
обычного льда, различие в размерах
элементарной ячейки очень мало (0,1 %).
Тяжелая вода менее летуча, чем обыкновенная
вода. Растворимость и растворяющая
способность тяжелой воды ниже, чем у
обычной воды. Она имеет меньшую ионизацию.

Получение
. Тяжелую воду получают выделением воды
или при окислении водорода, имеющего
естественный изотопный состав.
Производство тяжелой воды делиться на
две стадии.

1. Начальное
концентрирование (от природной
концентрации равной 5—10 % из расчета
D2O):

а) изотопный
обмен между водой и h3S в двух-, трехступенчатой
каскадной системе противоточных колонн
по двухтемпературной схеме;

б) многоступенчатый
электролиз воды с каталитическим
изотопным обменом между водой и водородом;

в) низкотемпературная
ректификация жидкого водорода с
последующим сжиганием дейтерия и
кислорода.

2. Изотопный
обмен между водородом и аммиаком в
присутствии K
и конечное концентрирование (от 5—10 %
до 99,8 % D2O
). Происходит ректификация воды с
использованием вакуума или электролиза.

Применение.
Используют в качестве замедлителя
нейтронов и теплоносителя в энергетических
и исследовательских ядерных реакторах
на тепловых нейтронах, как источник
дейтерия для термоядерного синтеза и
как источник его в ускорителях частиц,
изотопный индикатор. Замедляет
биологические процессы.

Соли
соляной кислоты или хлориды
– соединения хлора со всеми элементами,
имеющими меньшее значение
электроотрицательности.

Хлориды
металлов
– твердые вещества. В основном хорошо
растворимы в воде, но AgCl,
CuCl, HgCl2, TlCl и PbCl2
– малорастворимы. Хлориды щелочных и
щелочноземельных металлов имеют
нейтральную реакцию. Увеличение числа
атомов хлора в молекулах хлоридов
приводит к уменьшению полярности
химической связи и термической стойкости
хлоридов, увеличению их летучести и
склонности к гидролизу. Растворы хлоридов
других металлов имеют кислую реакцию
вследствие гидролиза:

Хлориды
неметаллов – вещества, которые могут
быть в любом агрегатном состоянии:
газообразные (HCl), жидкие (PCl3) и твердые
(PCl5). Также вступают в реакцию гидролиза:

Некоторые
хлориды неметаллов являются комплексными
соединениями, например, РС15 состоит из
ионов [РСl4]+ и [РСl6]-. Хлориды брома и йода
относят к межгалогенным соединениям.
Для ряда хлоридов характерна ассоциация
и полимеризация в жидкой и газовой фазах
с образованием хлоридных мостиков между
атомами.

Получение.
Получают реакцией металлов с хлором
или взаимодействиями соляной кислоты
с металлами, их оксидами и гидроксидами,
также путем обмена с некоторыми солями:

Определяют
ион хлора качественно и количественно
при помощи нитрата серебра. В результате
этого образуется белый осадок в виде
хлопьев.

Хлориды
используют в производстве и в органическом
синтезе. В основе образования летучих
хлоридов лежит обогащение и разделение
многих цветных и редких металлов. Хлорид
натрия
– для получения гидроксида натрия,
соляной кислоты, карбоната натрия,
хлора. Используется также в пищевой
промышленности и мыловарении. Хлорид
калия
– в качестве калийного удобрения. Хлорид
бария
– средство для борьбы с насекомыми-вредителями.
Хлорид
цинка
– для пропитки древесины, как предохраняющее
средство от гниения, при паянии металла.
Хлорид
кальция
безводный используется для сушки веществ
(газов), в медицинской практике, а его
кристаллогидрат – в качестве охлаждающего
вещества. Хлорид
серебра
используется для изготовления фотографий.
Хлорид
ртути
– ядовитое соединение, п рименятся как
протравливатель семян, дубления кожи,
окрашивания ткани. Действует как
катализатор при органическом синтезе.
Как дезинфицирующее вещество. Хлорид
аммония
используется в красильном производстве,
гальванике, при паянии и лужении.

Тяжелая вода – получение, применение и свойства

Тяжелая вода (D ₂ O) – это вода, состоящая в основном из дейтерия. Он также известен как оксид дейтерия. Дейтерий — изотоп водорода с массой в два раза больше, чем у обычного водорода. (Обычная вода представлена ​​H ₂ O.) Тяжелая вода имеет молекулярную массу около 20 (сумма удвоенного атомного веса дейтерия, равного 2, в дополнение к атомному весу кислорода, равному 16), тогда как обычная вода имеет молекулярную массу около 18 (в два раза больше атомной массы обычного водорода, что равно 1, плюс кислорода, что равно 16).

Обычная вода может быть получена в основном из возобновляемых природных ресурсов, которые содержат примерно один атом дейтерия на каждые 6760 обычных атомов водорода. Таким образом, остаточная вода содержит большое количество дейтерия. Чтобы получить оксид дейтерия, продолжали электролиз сотен литров воды, пока не осталось всего несколько миллилитров. Только тогда D ₂ O можно считать практически чистым. До 1943 года единственным крупномасштабным методом производства тяжелой воды был непрерывный электролиз. Он был заменен менее дорогими процессами, такими как фракционная перегонка. Фракционная перегонка эффективна, потому что D ₂ O концентрируется в жидком остатке, поскольку он менее летуч, чем H ₂ O. Одним из основных применений тяжелой воды является то, что она используется в качестве замедлителя нейтронов на атомных электростанциях. Тяжелая вода используется как изотопный индикатор при изучении биохимических и химических процессов, в лаборатории.

Использование тяжелой воды

Индия является одним из крупнейших в мире производителей тяжелой воды. Он экспортирует D ₂ O в такие страны, как Соединенные Штаты и Республика Корея, через Совет по тяжелой воде (HWB). Разнообразные области применения и применения тяжелой воды заключаются в следующем:

• Ядерный магнитный резонанс: поскольку сигнал от молекул растворителя H ₂ O взаимодействует и блокирует сигнал от интересующей молекулы, используется D ₂ O. D ₂ O имеет другой магнитный момент, что делает его удобным для использования в спектроскопии ядерного магнитного резонанса.

• В органической химии: Для получения специально помеченных изотопологов органических соединений требуется дейтерий. D ₂ O часто используется в качестве источника дейтерия.

• Замедлитель нейтронов: D ₂ O используется в качестве замедлителя нейтронов в некоторых типах ядерных реакторов. Это помогает замедлить нейтроны, так что вероятность их реакции с делящимся ураном-235 увеличивается, а не с ураном-238. Это, в свою очередь, помогает захватывать нейтроны без деления.

• Детектор нейтрино: нейтрино реагируют с тяжелой водой, вызывая вспышки света.

• Тестирование скорости метаболизма в физиологии и биологии: Для проведения тестов для проверки безопасности средней скорости метаболизма у людей и животных требуется тяжелая вода как часть смеси с H ₂ ¹⁸ O.

• Производство трития: Тритий образуется в небольших количествах в реакторах с тяжеловодным замедлителем.

Получение тяжелой воды

1) Путем длительного электролиза

При электролизе обычной воды образуется протий. Выделение протия легко происходит в случае H ₂ O, так как ионы H ⁺ обладают большей подвижностью по сравнению с ионами D ⁺ . Этот фактор обусловлен его меньшими размерами. Они также обладают более низким разрядным потенциалом и, следовательно, H 9Ионы 0053 + легче разряжаются на катоде. Кроме того, атомы водорода легче образуют молекулярный водород, чем атомы дейтерия.

Концентрация тяжелой воды в обычной воде увеличивается по мере продолжения электролиза. В конце концов, когда остается очень мало объема, можно получить почти чистую тяжелую воду.

Браун, Деггет и Юри разработали электролитическую ячейку для приготовления тяжелой воды. Он состоит из стальной ячейки длиной 45 см и диаметром 10 см. Это катод. Большое количество этих ячеек используется для электролиза воды на разных стадиях.

2) Путем фракционной перегонки

Существует небольшая разница в температуре кипения нормальной и тяжелой воды. На этом основано использование фракционной перегонки для получения тяжелой воды. Температура кипения обычной воды составляет 373 К, тогда как температура кипения тяжелой воды составляет 374,42 К (при нормальном атмосферном давлении).

Физические свойства тяжелой воды

Молекулярная масса тяжелой воды выше, чем у обычной воды, что отличает их свойства друг от друга.

Бесцветная, без запаха и вкуса, но тяжелее обычной воды.

Ионные соединения менее растворимы в тяжелой воде, поскольку ее диэлектрическая проницаемость ниже, чем у H ₂ O.

Химические свойства тяжелой воды

• Реакции с участием D ₂ O протекают с меньшей скоростью по сравнению с до H ₂ O.

• Электролиз: При электролизе тяжелой воды на катоде может быть получен дейтерий.

• Действие щелочи и щелочного металла: В результате реакции образуется дидейтерий, но она протекает очень медленно.

• Действие оксидов металлов: Реакция, протекающая медленно, приводит к образованию соответствующих дейтероксидов.

• Действие оксидов неметаллов: Образуются соответствующие дейтерокислоты. Оксиды неметаллов, такие как пятиокись фосфора и триокись серы, легко растворяются в тяжелой воде.

• Действие с нитридами, фосфидами и арсенидами металлов: Когда тяжелая вода реагирует с нитридами, фосфидами и арсенидами металлов, соответственно высвобождается дейтероаммиак, дейтерофосфин и дейтероарсин.

• Образование дейтератов: известно, что тяжелая вода соединяется со многими соединениями в виде тяжелой кристаллизационной воды. Полученные таким образом тяжелые гидраты называются дейтератами.

• Реакция обмена: Активные атомы водорода частично или полностью заменяются при обработке соединений тяжелой водой.

Биологические свойства тяжелой воды

Поскольку тяжелая вода замедляет многие реакции, она вредна для людей, растений и животных, так как также замедляет скорость протекающих с ними реакций. Некоторые из их эффектов приведены ниже:

• Семена табака не растут в тяжелой воде.

• Чистая тяжелая вода убивает головастиков, мелких рыб и мышей, если ею питаются.

• Тяжелая вода замедляет рост живых организмов, таких как растения и животные.

Физические и химические свойства тяжелой воды

Тяжелая вода | Подкаст | Химический мир

Мира Сентилингам

На этой неделе вещи становятся немного тяжелыми и очень влажными, с Питером Уотерсом:

Питер Уотерс

Название «тяжелая вода» вызывает в воображении яркие образы удивительной сверхплотной жидкости, которую рабочие пытаются поднять крошечные количества. Поэтому я был немного разочарован, обнаружив, что на самом деле она не такая уж и тяжелая — на самом деле она лишь примерно на 10% плотнее обычной воды. Однако именно эта небольшая разница в плотностях впервые привела к открытию изотопа водорода Гарольдом Юри в 1919 г.33.

Гарольд Клейтон Юри (1893 – 1981)

20 лет назад, в 1913 году, Артур Лэмб и Ричард Лин точно определили плотность чистой воды и обнаружили, что разные образцы различались очень незначительно, примерно на одну часть в млн. В то время у них не было знаний об атомной структуре, поэтому они просто пришли к выводу, что вода не обладает уникальной плотностью. Позже в том же году Фредерик Содди в Англии и Казимир Фаянс в Германии открыли существование изотопов. Теперь мы знаем, что это атомы, которые имеют одинаковое количество электронов и протонов и, следовательно, одинаковые химические свойства, но имеют разные массы из-за разного количества нейтронов в их ядрах.

Перенесемся в 1933 год. Гарольд Юри устраняет несоответствие плотности, открыв изотоп, масса которого в два раза превышает массу обычного водорода. Он назвал его дейтерием, хотя это не было общепринятым. Отец ядерной физики, лорд Резерфорд, предпочитал название диплоген для атома и диплон для его ядра, поскольку, как он сообщил в Королевском обществе в Лондоне, «дейтроны можно было спутать с нейтронами, особенно если кто-то простудился». .

В то время как атом обычного водорода состоит всего из одного протона в ядре, дейтерий имеет один протон и один нейтрон. Поскольку массы протона и нейтрона примерно одинаковы, масса дейтерия вдвое превышает массу обычного водорода. Это удвоение массы означает, что между свойствами водорода и дейтерия существуют значительные различия. Очевидно, что их массы различаются, но есть и другие физические различия. Например, дейтерированный лед тает при 4  ^или C, в отличие от нуля для обычного льда. Это означает, что кубик дейтерированного льда счастливо останется некоторое время в стакане с холодной обычной водой, хотя и на дне стакана, а не на поверхности!

Возможно, одно из самых ярких отличий заключается в цвете; тяжелая вода бесцветна. Вы можете подумать: «Но вода тоже», но на самом деле это не так, она очень бледно-голубая. Это очень необычное свойство обычной воды, поскольку один из обертонов вибрации молекулы просто выползает из инфракрасной части спектра (где каждая молекула обычно поглощает) в красную часть спектра. Это означает, что вода очень слабо поглощает красный свет, делая его синим. Когда более тяжелые атомы дейтерия заменяют обычные атомы водорода, колебания становятся медленнее и остаются в инфракрасной части спектра. Это означает, что если бы все моря и океаны на Земле были заполнены тяжелой водой, у нас не было бы голубой планеты.

Источник: © Shutterstock. , бомбардировки и рейды коммандос, не говоря уже о множестве кодовых названий, таких как «сок», IMI, лурган, глюкоза и многих других.

Когда уран 235, второстепенный изотоп природного урана, поглощает нейтрон, он образует нестабильный уран 236, который затем распадается на более мелкие фрагменты, высвобождая энергию и, что важно, большее количество нейтронов. Эти новообразованные нейтроны затем могут поглощаться другими атомами урана, вызывая цепную реакцию ядерного деления и высвобождая огромное количество энергии. Однако, чтобы сделать этот процесс эффективным, испускаемые нейтроны необходимо замедлить, чтобы увеличить вероятность их поглощения.

Этого можно достичь, если позволить нейтронам столкнуться с определенными легкими атомами. Столкновения с тяжелыми атомами дают небольшое замедление; рассмотрим мяч для пинг-понга, ударяющий по шару для боулинга — он будет отскакивать почти без изменения скорости, но когда он соскальзывает с другого мяча для пинг-понга, оба движутся с меньшей скоростью. Хитрость заключается в том, чтобы замедлить нейтроны, не поглощая их слишком много, а в гонке за ядерную энергию во время Второй мировой войны найти такой материал было жизненно важно.

Обычный водород, например, в воде, замедляет нейтроны, но также поглощает слишком много нейтронов. Атомы углерода в графите работают очень хорошо, но любые встречающиеся в природе примеси, особенно бор, также поглощают слишком много. Производство графита сверхвысокой чистоты было непрактично для немцев во время войны, хотя в конечном итоге этот метод был выбран американцами.

Источник: © Shutterstock

Гидроэлектростанция в Норвегии, обеспечивающая мир зеленой энергией

Но тяжелая вода была в самый раз. Все, что было нужно, это несколько тонн материала! Это потенциально могло быть получено от гидроэлектростанций в Норвегии, где вода подвергалась электролизу для производства газообразного водорода для производства аммиака. Когда вода подвергается электролизу, остатки все больше концентрируются в дейтерии. На пике своего развития завод производил сотни килограммов в месяц. Понятно, что это придавало заводу первостепенное стратегическое значение во время войны, и союзники постоянно пытались его саботировать или уничтожить. Эта история была рассказана в 1965 Голливудский фильм, Герои Телемарка , боевик-блокбастер из реальной жизни, основанный на крошечной молекуле воды, но не совсем.

Мира Сентилингам 

Не совсем вода, но довольно важная роль во время войны. Это был Питер Уотерс из Кембриджского университета с весомой, изменяющей свойства химии тяжелой воды. Сейчас, на следующей неделе: .

Brian Clegg

В то время четыреххлористый углерод был почти универсальным чистящим средством для лабораторий. Мы расплескали его без остатка, с готовностью используя способность этого растворителя растворять трудноудаляемые вещества, такие как масла и жиры. Сейчас я оглядываюсь назад с некоторым ужасом: сегодня мы знаем, что четыреххлористый углерод вызывает поражение нервной системы и органов и вполне может быть канцерогеном.

В начале 20 века четыреххлористый углерод нашел множество применений. Как превосходный растворитель, это был очевидный продукт для химической чистки. Этот процесс со странным названием (он сух только в том смысле, что в нем не участвует вода) используется для очистки тканей, которые могут быть повреждены при обычной стирке.