ما هو الماء الثقيل وما هو؟

ما هو الماء الثقيل وما هو؟

ما هو بالضبط الماء الثقيل؟ إذا كنت قد سمعت عن هذا المصطلح ولكنك غير متأكد من طبيعته، فهذا المقال لك. هناك بعض الاختلافات مع الماء العادي (المعروف باسم الماء الخفيف) سواء في الخصائص أو الاستخدامات.

لذلك، سنخبرك في هذا المقال بكل ما تريد معرفته عن الماء الثقيل، خصائصه، استخداماته وأكثر من ذلك بكثير.

ما هو الماء الثقيل أو الماء العسر؟

الماء الثقيل

تحتوي العناصر الكيميائية عادة على عدة نظائر، مما يشير إلى أن العنصر الواحد يمكن أن يتواجد في أشكال متعددة اعتمادًا على بنيته الداخلية. وتتجلى هذه الظاهرة في الهيدروجين الموجود في الماء الثقيل.

عند النظر في بنية الماء، المتمثل في H2O، فإننا نشير، سواء أدركنا ذلك أم لا، إلى الماء الخفيف. على العكس من ذلك، هناك جزيء بنفس التركيبة لا يتم فيه استبدال الهيدروجين بنظائره الأكثر شيوعًا، المعروف باسم البروتيوم، ولكن بنظير أثقل من العنصر يسمى الديوتيريوم.

ما هي الفروق التي تنشأ من تغير نظائر الهيدروجين في مقارنة الماء الخفيف والماء الثقيل؟

الفرق بين الماء الثقيل والماء الخفيف

استخدامات الماء الثقيل

أي تغيير يحدث على المستوى الجزيئي في مادة ما، بما في ذلك الماء، ينتج عنه تغيرات في خصائصها وخصائصها. لذلك، إن وجود الديوتيريوم في H2O من الماء الثقيل يميزه عن الماء الخفيف.

ويشير التمييز الملحوظ على المستوى الجزيئي إلى أن الماء الخفيف يحتوي على بروتون ويفتقر إلى النيوترونات في نواته، بينما الماء الثقيل يتكون من بروتون ونيوترون إضافي. هذا الاختلاف بين نظيري الهيدروجين هو الأساس لتصنيف الديوتيريوم باعتباره نظيرًا ثقيلًا.

الماء الثقيل له وزن جزيئي أعلى مقارنة بالماء الخفيف. وبالإضافة إلى ذلك، فإن كثافته أكبر من كثافة الماء الخفيف. يحتوي الماء الثقيل أيضًا على مستوى حموضة أعلى مقارنة بالمياه الخفيفة.

وبعيداً عن الفروق المذكورة أعلاه في الجوهر والخصائص، لا ينبغي إغفال الفوارق بين استهلاك الماء الثقيل واستهلاك الماء الخفيف أو العادي. في الواقع، تناول كميات كبيرة من الماء الثقيل يمكن أن يسبب تغيرات بيوكيميائية ملحوظة في الجسم.

هل من الممكن شرب الماء الثقيل؟

ثاني أكسيد الديوتيريوم

السؤال حول استهلاك الماء الثقيل ينشأ من وجوده بكميات قليلة في مياه الصنبور التي نستخدمها عادة.

على الرغم من أن كمية صغيرة قد لا تشكل مخاطر كبيرة، إلا أن تناول كميات كبيرة من الماء الثقيل يمكن أن يسبب تغيرات خلوية، ويعزى ذلك إلى اختلاف كتلة ذرات الهيدروجين مقارنة بالماء الخفيف.

إحدى عواقب الإفراط في تناول الماء الثقيل هي الدوخة، التي تنشأ من تغيرات الكثافة التي يحدثها في سائل الأذن الداخلية، وهي المنطقة التي تحتوي على عضو التوازن.

لذلك، ينصح أنه على الرغم من أن الكميات الصغيرة لا تسبب مشاكل عادة، إلا أن الخيار المفضل هو استهلاك الماء الخفيف بدلاً من الماء الثقيل. تبحث عن الماء بأقصى قدر من النقاء. ومع ذلك، ما هي الخطوات التي يمكن اتخاذها للتأكد من أن مياه الصنبور الموردة لمساكننا خالية من الشوائب؟ ما هي الطرق التي يمكن استخدامها لإزالة الشوائب والمعادن الثقيلة من الماء؟

وعلى الرغم من أنه تبين أن استهلاك كميات كبيرة من الماء الثقيل مطلوب حتى تظهر آثاره الضارة، إلا أن السؤال المتكرر يبقى: كيف يمكنني التأكد من أن مستويات الماء الثقيل الموجودة في منزلي ضمن الحدود المقبولة؟

عند استهلاك ماء الصنبور، نحن نقبل بطبيعتنا أي شوائب محتملة أو مواد ضارة قد تكون موجودة في تركيبتها. وبالتالي، فإن الطريقة الأكثر فعالية لضمان استهلاك مياه الصنبور ذات الجودة العالية والنقاء هي تركيب نظام التناضح العكسي.

تستخدم أنظمة التنقية هذه مرشحات مصممة لإزالة الملوثات مثل الجير والمعادن الثقيلة، والتي، على الرغم من أنها لا تتميز بالمياه عالية الجودة، إلا أنها قد تكون موجودة أحيانًا في مياه الصنبور.

استخدامات الماء الثقيل

لقد رأينا بالفعل أنه لا يمكن استهلاك الماء الثقيل بكميات كبيرة. ومع ذلك، فإنه يحتوي على عدد كبير من الاستخدامات في المجال الصناعي. دعونا نرى بعض الاستخدامات الملحوظة للمياه الثقيلة:

  • تستخدم المفاعلات النووية الماء الثقيل في المقام الأول كمهدئ ومبرد.. من الفوائد الكبيرة لمفاعلات الماء الثقيل قدرتها على استخدام اليورانيوم الطبيعي كوقود، وبالتالي تجنب عملية تخصيب اليورانيوم المكلفة.
  • تجارب تشتت النيوترونات: في مجالات الفيزياء والأحياء، يلعب الماء الثقيل دورًا مهمًا في تجارب تشتت النيوترونات. ومن خلال استبدال الديوتيريوم بذرات الهيدروجين العادية داخل المركب، يمكن للباحثين تحديد بنية وديناميكية ذلك المركب.
  • يتم استخدام العلامات النظائرية للديوتيريوم بشكل متكرر في تجارب بيولوجية لتتبع مسارات الامتصاص والتمثيل الغذائي للمواد داخل الخلايا أو الكائنات الحية. في مجال الكيمياء، يسمح التمييز الملحوظ بين الهيدروجين والديوتيريوم بتطبيق الماء الثقيل في الرنين المغناطيسي النووي (NMR).
  • التحليل الطيفي وFTIR (مطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه)، مما يسهل تحليل وتفسير البيانات الطيفية.
  • إنتاج الديوتيريوم: المصدر الرئيسي للديوتيريوم هو الماء الثقيل، والذي يجد تطبيقات في السياقات العسكرية (كأحد مكونات الأسلحة النووية)، والقطاعات الصناعية (التي تعمل كعامل تمييز في مجال المستحضرات الصيدلانية) والبحث العلمي (خاصة في البحوث المتعلقة بالتأثير النظائري). ).

هل الماء الثقيل مضر لصحتك؟

لا يُعرف سوى القليل عن الآثار الصحية الضارة للماء الثقيل. مع الأخذ في الاعتبار أن واحدة من كل 7.000 ذرة هيدروجين هي الديوتيريوم وأن جسم الإنسان يتكون من 75٪ ماء، فمن المرجح أنه بالفعل تحتوي على ما بين 6 و8 جرامات من الماء الثقيل في عروقك.

ولا ينبغي أن يكون الأمر خطيرا بهذه الكميات، لأننا سنموت جميعا بعد ذلك. ما نعرفه هو أن الرابطة المتكونة بين الديوتيريوم والأكسجين في D2O أقوى إلى حد ما من الرابطة في H2O.

ونعلم أيضًا أن العديد من العمليات الكيميائية التي تبقينا على قيد الحياة تتطلب تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وبما أن هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة لتحطيم جزيئات D2O، فإن هذه العمليات يمكن أن تتباطأ أو تتوقف تمامًا، مما يؤدي إلى قتلنا بطريقة ما.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن ماهية الماء الثقيل واستخداماته.


اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.