آب سنگين آبی است كه هيدروژن های آن، دوتريوم
(ايزوتوپ سنگين هيدروژن) است. اين آب
در مقايسه
با آب معمولی ديرتر می جوشد و زودتر
يخ می زند و گيلبرت وييس نخستين بار نمونه
آن را از آب
سنگين خالص در سال 1933 به دست
آورد. هيدروژن طبيعی دارای دو ايزوتوپ است.
ايزوتوپ هيدروژن
سبك تقريبا٩٨/٩٩ درصد
هيدروژن موجود را تشكيل می دهد. ايزوتوپ دوتريوم برخلاف هيدروژن
عمومی دارای یک نوترون است.
آب معمولی
از يك اتم اكسيژن و دو اتم هيدروژن تشكيل
شده است. در حالی كه آب سنگين، از يك اتم
اكسيژن و دو اتم دوتريوم(D) تشكيل
شده است. برای
توليد آب سنگين بايد مولكول های آب
حاوی هيدروژن سنگين (دوتريوم) را ازمولكول
های آب معمولی
جدا كنند يا از داخل هيدروژن،
اتم های هيدروژن سنگين يا دوتريوم را
جدا و خالص كنند.
جرم مولكولی آب معمولی ١٨ و جرم مولكولی آب سنگين
٢٠ است. از لحاظ خواص شيميايی تفاوت چندانی
با خواص آب معمولی نداشته و اختلافات
جزئی وجود دارد اما از لحاظ هسته ای
هيدروژن معمولی
می تواند نوترون را جذب كند
اما احتمال جذب نوترون توسط هيدروژن سنگين
بسيار كم است.
چنانچه بخواهيم يك راكتور هسته ای بسازيم كه با آب خنك شود چون هيدروژن
آب جاذب نوترون است،
مجبوريم كه اورانيوم
غنی شده به كار ببريم، اما اگر از آب
سنگين استفاده كنيم می توانيم برای نيروگاه هسته
ای از اورانيوم طبيعی استفاده كنيم.
به دليل تفاوت مشخصات هسته ای دوتريوم با هيدروژن
از لحاظ تكانه زاويه ای و گشتاور مغناطيسی
از آب
سنگين و دوتريوم در زمينه های
مختلف تحقيقاتی نيز استفاده می شود. به عنوان
مثال رفتار آب سنگين
در دستگاه های MRIبا
رفتار هيدروژن معمولی متفاوت است. در فعاليت
های تحقيقاتی به منظور
بررسی برخی خواص
از موادی استفاده می كنند كه هيدروژن طبيعی
را در آن با هيدروژن سنگين
(دوتريوم)جايگزين كرده اند. يكی از كاربردهای دوتريوم
استفاده در توليد نوترون در شتاب دهنده ها
و توليد انرژی در «راكتورهای گداخت»
است.
فشرده اطلاعات آب سنگين
یک - دوتريوم
برای توليد تريتيم و كلاهك بمب هسته
ای از اجزای اساسی به شمار می رود.
دو
- آب
سنگين برای تعديل نوترونی راكتورهای هسته
ای با هدف آهسته كردن حركت نوترون ها برای
واكنش با اورانيوم طبيعی و توليد پلوتونيم
به كار می رود.
سه - آب
سنگين به طور طبيعی به ميزان ناچيزی با
نسبت ١ به ٥٠٠٠ در آب معمولی وجود دارد.
چهار
- از
مزايای استفاده از آب سنگين حذف مراحل غنی
سازی اورانيوم برای توليد پلوتونيم برای
استفاده در سلاح های هسته ای است. راكتورهای
آب سنگين برای توليد تريتيم می توانند
به كار روند.
پنج - آب
سنگين برای تعديل سازی نوترونی راكتورهای
آب سنگين به كار می رود.
برخی از خواص آب معمولی و آب سنگین
H2O |
D2O |
ویژگی |
0.0 (°C) |
3.82 |
نقطه ذوب |
100 (°C) |
101.4 |
نقطه جوش |
0.9982 |
1.1056 |
چگالی درat
20°C, g/mL |
4.0 |
11.6 |
درجه حرارت
بالترین چگالی (°C) |
1.005 |
1.25 |
(at 20°C, centipoise)ویزکوزیتی |
71.97 |
71.93 |
(at 25°C, dyn·cm) کشش
سطحی |
1,436 |
1,515 |
(cal/mol)حرارت
ترکیب |
10,515 |
10,864 |
حرارت بخار (cal/mol) |
7.00 |
7.41 |
pH -at 25°C |
چون چگالی آب سنگین از آب معمولی
بیشتر است، یخ تولید شده از آب معمولی که روی آب شناور است در
حالیکه یخ تولید شده از آب سنگین در آب غوطه ور است.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
آخرین
مقالات |