Wikipedia

Agua pesao

compuestu químicu

Denominar agua pesao, formalmente óxidu de deuteriu, a una molécula de composición química equivalente al agua, na que los dos átomos del isótopu más abondosu del hidróxenu, el protio, son sustituyíos por dos de deuteriu, un isótopu pesáu del hidróxenu (tamién conocíu como "hidróxenu pesáu"). La so fórmula química ye: D2O o 2H2O.

Agua pesao
Xeneral
Estructura química
Fórmula química D₂O
SMILES canónicu modelu 2D
MolView modelu 3D
Propiedaes físiques
Masa 20,023 unidá de masa atómica
Propiedaes termoquímiques
Peligrosidá
Identificadores
Cambiar los datos en Wikidata

Introducción

editar

L'agua pesao ye una forma d'agua que contién una cantidá más grande de lo normal de deuteriu, un isótopu del hidróxenu, (tamién conocíu como "hidróxenu pesáu") en llugar del isótopu común d'hidróxenu-1 o protio, del que ta compuesta la mayor parte de l'agua normal.[1] Poro, dalgunos o la mayoría de los átomos d'hidróxenu de l'agua pesao contienen un neutrón, lo que provoca que cada átomu d'hidróxenu seya aproximao dos veces más pesáu qu'un átomu d'hidróxenu normal (anque'l pesu de les molécules d'agua nun se ve sustancialmente afeutáu, yá qu'aprosimao'l 89 % del pesu molecular mora nel átomu d'osíxenu). L'aumentu de pesu del hidróxenu na agua fai que seya un pocu más trupa.

El términu coloquial agua pesao de cutiu tamién s'utiliza pa referise a un amiestu altamente arriquecíu d'agua que contién principalmente óxidu de deuteriu, pero que tamién contién delles molécules d'agua ordinariu. Asina por casu l'agua pesao que s'utiliza nos reactores CANDU ye d'un arriquecimientu del 99,75 % per cada átomu d'hidróxenu, lo que significa que'l 99,75 % de los átomos d'hidróxenu son del tipu pesáu (deuteriu). En comparanza, na agua ordinario, dacuando llamada "agua llixero", solo hai alredor de 156 átomos de deuteriu per cada millón d'átomos d'hidróxenu.

L'agua pesao nun ye radiactiva. Na so forma pura, tien una densidá aproximao un 11 % mayor que la de l'agua, pero, otra manera, ye física y químicamente similar. Sicasí, les diverses diferencies ente les agües que contienen deuteriu (qu'afecten especialmente a les propiedaes biolóxiques) son mayores qu'en cualesquier otru compuestu común con sustitución isotópica por cuenta de que'l deuteriu ye únicu ente los isótopos estables en ser dos veces más pesáu que l'isótopu más llixeru. Esta diferencia aumenta la fuercia d'enllazar hidróxenu-osíxenu de l'agua, y esto de la mesma ye abonda pa causar diferencies que son importantes pa delles de les reaiciones bioquímiques. El cuerpu humanu contién de forma natural deuteriu equivalente a aproximao cinco gramos d'agua pesao, que ye inofensivu. Cuando una fraición grande d'agua (> 50 %) de los organismos cimeros sustituyir por agua pesao, el resultáu ye la disfunción celular y la muerte.[2]

L'agua pesao producir por primer vegada en 1932, pocos meses dempués del descubrimientu del deuteriu.[3] Col descubrimientu de la fisión nuclear a finales de 1938, y la necesidá d'un moderador de neutrones que prindara pocos neutrones, l'agua pesao convertir nun componente d'investigación de la primer enerxía nuclear. De magar, l'agua pesao foi un componente esencial en dellos tipos de reactores, tanto de los que xeneren enerxía como de los diseñaos pa producir isótopos p'armes nucleares. Estos reactores d'agua pesao tienen la ventaya de poder emplegar uraniu natural ensin l'usu de los moderadores de grafitu (que pueden plantegar na fase de desmantelamiento riesgo radiolóxicos[4] o d'esplosión del polvu).[5] Los reactores más modernos utilicen uraniu arriquecíu con "agua llixero" normal (H2 O) como moderador.

Otres formes d'agua pesao

editar

Agua semipesao

editar

L'agua semipesao, HDO, esiste siempres qu'haya agua con hidróxenu llixeru (Protio, 1H) y el deuteriu (D o 2H) nel amiestu. Esto debe a que los átomos d'hidróxenu (hidróxenu-1 y deuteriu) intercámbiense rápido ente les molécules d'agua. L'agua que contién 50 % de H y 50 % de D nel so hidróxenu en realidá contién aproximao'l 50 % HDO y 25 % cada unu de H2O y D2O, en equilibriu dinámicu. En normal d'agua, alredor de 1 molécula en 3200 ye HDO (un hidróxenu en 6400 ye D), y les molécules d'agua pesao (D2O) solo prodúcense nuna proporción d'aproximao 1 molécula en 41 millones (esto ye, unu de cada 6.400²). Asina, les molécules d'agua semipesao son muncho más comunes que les molécules homoisotópicas d'agua pesao "pura".

L'agua pesao-osíxenu

editar

Agua arriquecío nos isótopos d'osíxenu más pesáu 17 O y 18 O tamién ta disponible comercialmente, por casu, pa usu como trazador isotópicu non radiactivu. Trátase de "agua pesao", yá que ye más trupa que l'agua normal (H2 18O ye aproximao tan trupu como D2 O, y el H217O ta a mediu camín ente'l H2O y D2O), pero escasamente llámase agua pesao, yá que nun contién el deuteriu que da D2O les sos propiedaes nuclear y biolóxicu inusuales. Ye más cara que D2O por cuenta de la mayor dificultá na separación del 17 O 18 O.[6]

Agua tritiao

editar

L'agua tritiao contién tritiu en llugar de protiu o deuteriu. La fórmula química de l'agua tritiao, óxidu de tritiu o agua superpesao ye:T2O o ³H2O. Esta forma ye radiactiva.

Amás hai otres variedaes isotópiques como una forma ensin nome que correspondería a una «agua semi-superpesao», que la so fórmula química ye HTO, THO o 1H³H O. Esta forma ye radiactiva.

Propiedaes

editar

Esta diferencia nos elementos del nucleu modifica dalgunes de los sos propiedaes físiques, tales como la densidá o'l puntu de bullidura. L'agua pesao atópase presente, en pequeñes cantidaes, entemecida cola agua normal, y puede ser dixebrada d'ésta por destilación fraccionada. Tamién puede dixebrase de l'agua por absorción con amoniacu que contenga deuteriu.

Propiedá D2O
(agua pesao)		 H2O
(agua común)
Puntu de fusión (°C) 3,82 0,0
Puntu de bullidura (°C) 101,4 100,0
Densidá (a 20 °C, g/mL) 1,1056 0,9982
Temp. de máxima densidá (°C) 11,6 4,0
Mafa (a 20 °C, centipoise) 1,25 1,005
Tensión superficial (a 25 °C, dyn•cm) 71,93 71,97
Entalpía de fusión (cal/mol) 1,515 1,436
Entalpía de vaporización (cal/mol) 10,864 10,515
pH (a 25 °C) 7,41 7,00

Historia

editar

Harold Urey afayó l'isótopu deuteriu en 1931 y más tarde foi capaz de concentrase na agua.[7] El mentor de Urey, Gilbert Newton Lewis, aislló la primer muestra d'agua pesao pura por electrólisis en 1933.[8] George de Hevesy y Hoffer utilicen agua pesao en 1934, n'unu de los primeros esperimentos de trazadores biolóxicos, pa envalorar la tasa de recambiu d'agua nel cuerpu humanu. Emilian Bratu y Otto Redlich estudiaron la autodisociación d'agua pesao en 1934.[9] Dende finales de los años trenta y mientres la Segunda Guerra Mundial realizáronse grandes meyores na producción y usu d'agua pesao en gran cantidá nos primeros esperimentos nucleares munchos caltuviéronse de callao por cuenta de la importancia militar.[10]

Producción

editar

Na Tierra, l'agua deuterada, HDO, atopar de forma natural na agua normal nuna proporción d'aproximao 1 molécula en 3200. Esto significa que 1 de cada 6400 átomos d'hidróxenu ye deuteriu, que ye 1 parte en 3200 por pesu (pesu d'hidróxenu). El HDO puede dixebrase de l'agua normal por aciu destilación o electrólisis y tamién por dellos procesos d'intercambiu químicu, qu'aprovechen l'efeutu isotópicu cinéticu. (Pa llograr más información sobre la distribución isotópica del deuteriu na agua, vease Vienna Standard Mean Ocean Water.)

La diferencia de masa ente los dos isótopos d'hidróxenu traducir nuna diferencia na enerxía del puntu cero y polo tanto nuna llixera diferencia na velocidá a la qu'avanza la reaición. La producción d'agua pesao pura por aciu destilación o electrólisis rique una gran cascada d'imáxenes fixes o cámares d'electrólisis y consume grandes cantidaes d'enerxía, polo que, xeneralmente, prefiérense los métodos químicos. Históricamente'l métodu químicu más importante ye'l métodu de Geib-Spevack.

Un procesu alternativu,[11] patentáu por Graham M. Keyser, utiliza láseres pa disociar selectivamente hidrofluorocarbonos deuterados pa formar deuteriu fluoruro, que depués se puede dixebrar per medios físicos. Anque'l consumu d'enerxía pa esti procesu ye enforma menor que pal procesu de sulfuru de Girdler, esti métodu ye anguaño pocu económicu por cuenta de los gastos d'adquisición de los hidrofluorocarbonos necesaries.

Como se señaló, modernamente l'agua pesao comercial ye cuasi universalmente conocida, y viéndese como, óxidu de deuteriu. Con mayor frecuencia vender en diversos graos de pureza, a partir de 98 % d'arriquecimientu de 99,75 a 99,98 % d'arriquecimientu de deuteriu (grau reactor nuclear) y n'ocasiones inclusive mayor pureza isotópica.

Plantes productores

editar
  • Xunión Soviética. Empecipió la producción en 1934 en Dnepropetrovsk, pero atayar por cuenta de la Operación Barbarossa. Dempués de 1946 construyéronse cinco plantes con una producción añal total de 20 tonelaes.
  • Arxentina. Ye'l principal productor y esportador, produciendo nuna planta con capacidá de 200 t/añu; ta allugada n'Arroyito (provincia de Neuquén), operada pola empresa estatal ENSI.[12]
  • Estaos Xuníos. Produció agua pesao hasta la década de 1980. En 1953, los Estaos Xuníos empezaron a utilizar agua pesao nos reactores de producción de plutoniu de Savannah River Site (SRS). El primeru de los cinco reactores d'agua pesao entró en llinia en 1953, y el postreru foi puestu en parada fría en 1996. Los reactores de SRS yeren reactores d'agua pesao que dexaben producir tanto'l plutoniu como'l tritiu pal programa d'armes nucleares d'Estaos Xuníos.
Estaos Xuníos desenvolvió'l métodu de Geib-Spevack basáu nel intercambiu químicu, que s'emplegó per primer vegada a gran escala nuna planta construyida en Dana), Indiana, en 1945 y na planta del ríu Savannah, Carolina del Sur en 1952. La SRP yera operada por DuPont pal USDOE hasta'l 1 d'abril de 1989 cuando foi adquirida por Westinghouse.
  • Canadá. Foi'l mayor productor mundial hasta'l zarru de la planta d'agua pesao en 1997. Como parte de la so contribución al Proyeutu Manhattan, Canadá construyó y operó una planta electrolítica con una capacidá de producción de 6 tonelaes per añu d'agua pesao en Trail, Columbia Británica, qu'empezó a funcionar en 1943.
El reactor de potencia diseñáu por Atomic Energy of Canada Limited (AECL) rique grandes cantidaes d'agua pesao p'actuar como moderador de neutrones y refrigerante. AECL pidió dos plantes d'agua pesao que se construyeron y operaron nel Atlánticu canadiense una en Glace Bay (por Deuteriu of Canada Limited) y la otra en Port Hawkesbury, Nueva Escocia (Canadá por General Electric). Estes plantes resultaron tener importantes problemes de diseñu, construcción y producción y asina AECL construyó la Planta d'Agua Pesao Bruce ( 44.3273 ° N 81.5921 ° W ), que más tarde vendió a Ontario Hydro, p'asegurar un suministru confiable d'agua pesao pa les centrales futures. Los dos plantes de Nueva Escocia fueron cerraes en 1985, cuando la so producción resultó ser innecesaria.
La Planta d'Agua Pesao Bruce en Ontario foi la planta de producción d'agua pesao más grande del mundu, con una capacidá de 700 tonelaes per añu. Emplegaba'l procesu de sulfuru de Girdler pa producir agua pesao, y riquía 340 000 tonelaes d'agua d'alimentación pa producir una tonelada d'agua pesao. Yera parte d'un complexu qu'incluyía ocho reactores CANDU qu'apurren calor y enerxía pa la planta d'agua pesao. El sitiu atópase en Douglas Point cerca de Tiverton, Ontario, el Llagu Huron, onde tuvo accesu a les agües de los Grandes Llagos.
La planta de Bruce inaugurar en 1979 p'abastecer d'agua pesao a un gran aumentu na xeneración d'enerxía nuclear d'Ontario. La planta resultó ser muncho más eficiente de lo previsto y solo trés de los cuatro unidaes planiaes fueron finalmente encargaes. Amás, el programa d'enerxía nuclear fíxose más lentu y finalmente detúvose por cuenta de qu'aprecióse un escesu na ufierta de la lletricidá, más palantre, en 1993, demostró ser temporal. La meyora de la eficiencia nel usu y reciclaje d'agua pesao, más l'escesu de producción en Bruce, dexaron Canadá con agua pesao abonda pa les sos necesidaes futures antemanaes. Amás, el procesu de Girdler arreya grandes cantidaes de sulfuru d'hidróxenu, lo qu'entraba en contradicción col aumentu de les esmoliciones medioambientales. La planta d'agua pesao Bruce foi cerrada en 1997, dempués de lo cual desmantelóse progresivamente y el sitiu foi estenu.
Atomic Energy of Canada Limited (AECL) ta investigando otros procesos más eficientes y favorables pal mediu ambiente pa la fabricación d'agua pesao. Esto ye esencial pal futuru de los reactores CANDU una y bones l'agua pesao representa aproximao'l 20 % del costu de capital de cada reactor.
  • Noruega. En 1934 la compañía Norsk Hydro inauguró la primer planta comercial de producción del mundu, na central hidroeléctrica de Vemork, Tinn, con una capacidá de 12 tonelaes per añu.[13] Mientres la Segunda Guerra Mundial, a partir de 1940, la planta cayó so control alemán y los Aliaos decidieron destruyir la planta y la so agua pesao pa tornar el desarrollu alemán d'armes nucleares. (vease: Batalla de l'agua pesao )
  • India. Ye unu de los mayores productores mundial d'agua pesao al traviés del so Heavy Water Board[14][15] y tamién esporta a países como la República de Corea y los EE.XX.. El desarrollu del procesu d'agua pesao na India realizar en tres fases: La primera (de finales de 1950 a mediaos de 1980) foi un periodu de desarrollu de la teunoloxía, la segunda fase foi l'esplegue de la teunoloxía y el procesu de estabilización (mediaos de 1980 a principios de 1990) y la tercera foi l'afitamientu y el cambéu escontra la meyora na producción y caltenimientu de la enerxía.
  • Irán. El 26 d'agostu de 2006, el presidente iranín Ahmadineyad inauguró l'ampliación de la planta d'agua pesao del país, cerca d'Arak. Irán indicó que la planta de producción d'agua pesao va funcionar en tándem con un reactor d'investigación de 40 MW que tenía una fecha de finalización prevista en 2009.[16][17]
  • Rumanía. Produz agua pesao na planta Drobeta Girdler Sulfide y esporta dacuando.
  • Francia. Operó una pequeña planta hasta 1970.
  • Reinu Xuníu. En 1958 esportó 20 t a Israel.

Aplicaciones

editar

Resonancia magnética nuclear

editar

El óxidu de deuteriu utilizar na espectroscopia de resonancia magnética nuclear cuando'l disolvente d'interés ye agua y el nucleido d'interés ye hidróxenu. Esto ye por cuenta de que la señal del disolvente agua podría interferir cola señal de la molécula d'interés. El deuteriu tien un momentu magnéticu distintu al hidróxenu y polo tanto nun contribúi a la señal de RMN a la frecuencia de resonancia del hidróxenu.

Química orgánica

editar

L'óxidu de deuteriu utilízase de cutiu como la fonte de deuteriu pa la preparación d'isótopos etiquetaos específicamente de compuestos orgánicos. Por casu, los enllaces CH axacentes a grupos carbonilo cetónicos pueden ser reemplazaos por enllaces de CD, utilizando acedos o catálisis básica. El yoduro de trimetilsulfoxonio, a partir de sulfóxido de dimetilo y yoduro de metilu pue ser recristalizado a partir d'óxidu de deuteriu, y depués disociado pa refaer yoduro de metilu y sulfóxido de dimetilo, tanto deuteriu etiquetáu. Nos casos en que se contempla doble etiquetáu específicu por deuteriu y el tritiu, l'investigador tien de ser consciente de que l'óxidu de deuteriu, dependiendo de la edá y l'orixe, puede contener tritiu.

Espectroscopia infrarroxa con tresformada de Fourier

editar

L'óxidu de deuteriu utilízase de cutiu en llugar d'agua na recoyida de FTIR. Los espectros de les proteínes en disolución de H2O crean una fuerte banda que s'asolapa cola rexón I de l'amida de les proteínes. La banda de D2O se mueve lloñe de la rexón I de la amida.

Moderador de neutrones

editar

La principal aplicación teunolóxica de l'agua pesao foi como moderador nos procesos de fisión nuclear. Utilizar en ciertos tipos de reactores nucleares como moderador de neutrones pa frenar los neutrones de manera que sían más propensos a reaccionar col uraniu-235, que ye l'isótopu fisible, en vegada del uraniu-238, que prinda los neutrones ensin fisión. El reactor CANDU utiliza esti diseñu. L'agua llixero tamién actúa como moderador, pero como l'agua llixero absuerbe más neutrones que l'agua pesao, los reactores con un moderador d'agua llixero tienen d'utilizar uraniu arriquecíu en llugar d'uraniu natural, de lo contrario nun llega a algamar la masa crítico.

Por cuenta de que nun riquir d'arriquecimientu d'uraniu, los reactores d'agua pesao son motivu d'esmolición no que fai a la proliferación nuclear, yá que producción y estraición del plutoniu (qu'apaez como subproductu del procesu) pueden ser una vía relativamente rápida y barata de construyir un arma nuclear, pos la separación química del plutoniu del combustible ye más fácil que la separación isotópica del O-235 del uraniu natural. Esta posibilidá fizo que nel desarrollu de los primeros reactores nucleares considerárase seriamente'l so emplegu, polo que se convirtió nuna sustancia estratéxico. Mientres la Segunda Guerra Mundial, los Aliaos entamaron un conxuntu d'aiciones direutes pa torgar l'accesu de la nazis a l'agua pesao (vease la Batalla de l'agua pesao). Sicasí, nos EE.XX., el primer reactor atómicu esperimental (1942), según los reactores de producción d'Hanford del Proyeutu Manhattan que producieron el plutoniu pa la prueba Trinity y la bomba Fat Man, utilizaron carbonu puro (grafitu) como moderador de neutrones combináu con agua corriente nes tuberíes de refrigeración, y funcionó ensin uraniu arriquecíu nin agua pesao. La producción de plutoniu rusu y británicu tamién utiliza reactores moderaos por grafitu. Anguaño perdió parte de la so importancia, al utilizase como moderadores nes centrales nucleares otros materiales principalmente agua llixero o grafitu anque esti tamién perdió pesu por cuenta de que puede amburar.

Ente los estaos con armes nucleares, Israel, India y Corea del Norte crearon les sos primeres armes usáu plutoniu xeneráu en reactores moderaos con agua pesao y uraniu natural de combustible, ente que China, Sudáfrica y Paquistán construyeron les sos primeres armes con uraniu altamente arriquecíu.

Nun hai evidencia de que los reactores d'agua pesao civiles d'enerxía, tales como'l CANDU o diseños Atucha, utilizárense pa la producción militar de los materiales fisibles. Nos estaos que nun tienen yá tienen armes nucleares, el material nuclear nestes instalaciones ta so la salvaguardia de la OIEA,(Organismu Internacional d'Enerxía Atómica), pa torgar cualquier esviadura.

Por cuenta del so potencial emplegu n'armes nucleares, los programes, la posesión o la importación y esportación de grandes cantidaes industriales d'agua pesao tán suxetes al control del gobiernu en dellos países. Los provisores d'agua pesao y la teunoloxía de producción d'agua pesao polo xeneral apliquen controles alministraos pola OIEA a la contabilidá material de l'agua pesao. Nos EE.XX. y Canadá, les cantidaes non industriales d'agua pesao (esto ye, nel programa de dellos kg) tán disponibles de forma rutinaria ensin una llicencia especial al traviés de los distribuidores de suministros químicos y empreses comerciales, como nel mundu antiguu de los principales productores Ontario Hydro. El costu actual (2006) d'un kilogramu d'agua pesao del 99,98 % (pureza reactor), ye d'aproximao $ 600 a $ 700. Pequeñes cantidaes de pureza razonable (99,9 %) pueden mercase de les cases de suministros químicos a precios más o menos de 1 dólar per gramu.[18]

Detector de neutrinos

editar

L'Observatoriu de Neutrinos de Sudbury (SNO), en Sudbury, Ontario utiliza 1000 tonelaes d'agua pesao en préstamu de l'Atomic Energy of Canada Limited. El detector de neutrinos ta asitiáu a 2100 metros so tierra nuna mina, pa protexelo de los muones producíos polos rayos cósmicos. El SNO foi construyíu pa responder a la entruga de si ye o non posible que los neutrinos tipu electrón producíos pola fusión nel Sol (según la teoría l'únicu tipu que'l Sol tien de producir direutamente) podríen ser capaces de tresformase n'otros tipos de neutrinos nel camín a la Tierra. El SNO detecta la radiación de Cherenkov na agua a partir d'electrones d'alta enerxía producíos a partir de tipu electrón neutrinos que sían sometíos a reaiciones con neutrones de deuteriu, convirtiéndolos en protones y electrones (solo los electrones muévense lo suficientemente rápido como pa ser detectaos d'esta manera). El SNO tamién detecta la mesma radiación nos eventos de dispersión de neutrinos ↔ electrones, que produz de nuevu electrones d'alta enerxía. Estos dos reaiciones prodúcense solo polos neutrinos de tipu electrón. L'usu de deuteriu ye críticu pa la función del SNO, porque los trés "sabores" (tipos) de los neutrinos[19] pueden ser detectaos nun tercer tipu de reaición, neutrino-desintegración, nel qu'un neutrín de cualquier tipu (electrón, muon o tau) esvalixar d'un nucleu de deuteriu (deuterón), tresfiriendo enerxía abonda pa romper el deuterón sele xuníu a un enllaz de neutrón y protón. Esti eventu detéctase cuando'l neutrón llibre ye absorbíu pol 35Cl- presente, pos s'eslleió deliberadamente NaCl na agua pesao, causando la emisión de rayu gamma carauterísticos de la captura. Poro, nesti esperimentu, l'agua pesao non solo apurre'l mediu tresparente necesariu pa producir y visualizar la radiación de Cherenkov, sinón que tamién apurre deuteriu pa detectar un tipu exóticu de los neutrinos mu (μ) y tau (τ), según un mediu moderador non absorbente pa caltener neutrones llibres d'esta reaición, hasta que puedan ser absorbíos por un isótopu de neutrones activáu fácilmente detectáu.

Pruebes de tasa metabólica en fisioloxía / bioloxía

editar

L'agua pesao emplégase como parte d'un amiestu con H218O pa una prueba común y seguro de la tasa metabólica media nos seres humanu y animal sometíos a les sos actividaes normales. Esta prueba metabólica xeneralmente llámase la prueba de l'agua doblemente marcada.

Producción de tritiu

editar

El tritiu ye la sustancia activo na iluminación autógena; otros usos inclúin autorradiografía y marcaje radiactivu. Tamién s'utiliza nel diseñu d'armes nucleares p'armes de fisión potenciaos y iniciadores. A nivel teóricu tien de xugar un papel importante nel desarrollu de la fusión nuclear controlada.

Xenérase daqué de tritiu nos reactores moderaos per agua pesao, cuando'l deuteriu captura un neutrón. Esta reaición tien una pequeña seición tresversal (l'área imaxinaria de captura de neutrones alredor del nucleu) y produz solo pequeñes cantidaes de tritiu, anque abondu pa xustificar la llimpieza de tritiu del moderador cada pocos años p'amenorgar el riesgu ambiental del tritiu nun escape. Pa la producción d'una gran cantidá de tritiu d'esta manera seríen necesarios reactores con fluxos de neutrones bien altos, o con una bien alta proporción d'agua pesao pa combustible nuclear y bien baxa absorción de neutrones por otru material del reactor. El tritiu tendría que ser recuperáu pola separación d'isótopos d'una cantidá enforma mayor de deuteriu, a diferencia de la producción por aciu litiu-6 (el procedimientu actual), onde solo se precisa la separación química. La seición tresversal d'absorción de deuteriu pa neutrones térmicos ye 0.52 milibarn (barn = 10 −28 m 2, mili = 1/1000), ente que la del osíxenu-16 ye 0.19 millibarns y l'osíxenu-17 ye 0.24 barns. 17O compensa 0,038 % de los recursos naturales d'osíxenu, polo que la seición tresversal total ye de 0,28 millibarns. Poro, en D2 O con osíxenu natural, el 21 % de les captures de neutrones dar nel osíxenu, alzándose cada vez más como 17O s'atropa dende la captura de neutrones del 16O. Amás, el 17O puede emitir una partícula alfa na captura de neutrones, produciendo carbonu 14 radiactivu.

Efeutu sobre los sistemes biolóxicos

editar

Los distintos isótopos de los elementos químicos tienen comportamientos químicos llixeramente distintos, pero pa la mayoría de los elementos les diferencies son demasiáu pequeñes pa ser usaes, o inclusive detectase. Pal hidróxenu, sicasí, esto nun ye ciertu. Los mayores efeutos reparaos ente protio (hidróxenu llixeru) contra'l deuteriu y el tritiu manifiesta porque les enerxíes d'enllaz en química determinar na mecánica cuántica por ecuaciones nes que la cantidá d'amenorgamientu de la masa apaez del nucleu y los electrones. Esta cantidá alteriar en compuestos d'elevada hidróxenu (de los cualos óxidu de deuteriu ye la más común y familiar) más que pa la sustitución d'un isótopu pesáu n'otros elementos químicos. Esti efeutu isótopu del hidróxenu pesáu amplíase entá más nos sistemes biolóxicos, que son bien sensible a pequeños cambeos nes propiedaes disolventes de l'agua.

L'agua pesao ye la única sustancia químico conocida qu'afecte al periodu d'oscilaciones circadianas, aumentando constantemente'l llargor de cada ciclu. L'efeutu reparar nos organismos unicelulares, les plantes verdes, isópodos, inseutos, aves, mures y hámsters. El mecanismu ye desconocíu.[20]

Pa llevar a cabu les sos xeres, les enzimes dependen de les sos redes finamente sintonizado d'enllaces d'hidróxenu, tantu nel centru activu colos sos sustratos y fuera del centru activu, pa estabilizar los sos estructures terciaries. Como un enllaz d'hidróxenu con deuteriu ye llixeramente más fuerte[21] d'una participación d'hidróxenu ordinariu, nuna redolada altamente deuterado, delles reaiciones normales en célules ruémpense.

Particularmente afeutaos pel agua pesada son los delicaos conxuntos de fusu mitótico formación necesaria pa la división celular nes eucariotes. Les plantes dexen de crecer y les granes nun granen cuando s'alministra solo agua pesao, porque l'agua pesao detién la división celular eucariota.[22][23] La célula de deuteriu ye más grande y un cambéu de la direición de la división.[24][25] La membrana celular tamién camuda, y reacciona primero col impautu d'agua pesao. En 1972 demostróse qu'un aumentu nel conteníu en porcentaxe de deuteriu na agua amenorga la crecedera de la planta.[26] La investigación realizada sobre la crecedera de microorganismos procariotas en condiciones artificiales d'una redolada d'hidróxenu pesáu amosó que nesta redolada, tolos átomos d'hidróxenu de les molécules d'agua podría ser sustituyíu por deuteriu.[27][28][29] Los esperimentos demostraron que les bacteries pueden vivir nel 98 % d'agua pesao.[30] Sicasí, atopóse que toles concentraciones de más de 50 % de deuteriu nes molécules d'agua mataba a les plantes.

Propúnxose que les dosis baxes d'agua pesao pueden ralentizar el procesu d'avieyamientu al ayudar al cuerpu a aguantar el dañu oxidativo al traviés del efeutu isotópicu cinéticu.[31] Un equipu del Institutu de Bioloxía del Avieyamientu, que s'atopa en Moscú, realizó un esperimentu pa determinar l'efeutu d'agua pesao na llonxevidá con mosques de la fruta y atoparon qu'ente que les grandes cantidaes yeren mortales, cantidaes más pequeñes aumentaron vida útil hasta nun 30 %.[32]

Ver tamién

editar

Bibliografía

editar

Referencies

editar
  1. ↑ Xunión Internacional de Química Pura y Aplicada. «heavy water». Compendium of Chemical Terminology. Versión en llinia (n'inglés).
  2. ↑ D. J. Kushner, Alison Baker, and T. G. Dunstall (1999). «Pharmacological uses and perspeutives of heavy water and deuterated compounds». Can. J. Physiol. Pharmacol. 77 (2):  páxs. 79-88. doi:10.1139/cjpp-77-2-79. PMID 10535697. 
  3. ↑ Harold Clayton Urey (1893–1981)
  4. ↑ http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/ngwm-cd/PDF-Files/paper%2017%20(Holt).pdf
  5. ↑ https://web.archive.org/web/20140422132744/http://cigr.ageng2012.org/images/fotosg/tabla_137_C0371.pdf
  6. ↑ Mosin, O. V, Ignatov, I. (2011) Separation of Heavy Isotopes Deuterium (D) and Tritium (T) and Oxygen (18O) in Water Treatment, Clean Water: Problems and Decisions, Moscow, No. 3–4, páxs. 69–78.
  7. ↑ H. C. Urey, Ferdinand G. Brickwedde, G. M. Murphy (1932). «A Hydrogen Isotope of Mass 2». Physical Review 39:  páxs. 164-165. doi:10.1103/PhysRev.39.164. Bibcode: 1932PhRv...39..164O. 
  8. ↑ «Concentration of H2 Isotope». The Journal of Chemical Physics 1 (6):  p. 341. 1933. doi:10.1063/1.1749300. Bibcode: 1933JChPh...1..341L. 
  9. ↑ Em. Bratu, Y. Abel, O. Redlich, Die elektrolytische Dissoziation des schweren Wassers; vorläufige Mitttelung, Zeitschrift für physikalische Chemie, 170, 153 (1934)
  10. ↑ Plantía:Cita arxiv
  11. ↑ «Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser». Google.com. Consultáu'l 29 d'agostu de 2013.
  12. ↑ Diariu La Nación]] (Abril de 2004). «producir-agua-pesao L'Arxentina vuelve producir agua pesao». Consultáu'l 25 d'ochobre de 2012.
  13. ↑ See Norsk Hydro
  14. ↑ Institutu Español de Comerciu Esterior (ICEX). «Energía convencional n'India». Archiváu dende l'orixinal, el 2011-04-10. Consultáu'l 25 d'ochobre de 2012.
  15. ↑ «:: Heavy Water Board - A unit under Department of Atomic Energy, Govt. of India». Hwb.gov.in. Consultáu'l 14 de xineru de 2012.
  16. ↑ Iran's president launches a new nuclear project. Telegraph.co.uk. 27 d'agostu de 2006. http://www.telegraph.co.uk/news/main.jhtml?xml=/news/2006/08/26/uiran.xml. Consultáu'l 10 de setiembre de 2007. 
  17. ↑ Arak – Iran Special Weapons Facilities. globalsecurity.org. 15 d'ochobre de 2008. http://www.globalsecurity.org/wmd/world/iran/arak.htm. 
  18. ↑ Fisher Scientific, http://www.fishersci.com
  19. ↑ «The SNO Detector». The Sudbury Neutrín Observatory Institute, Queen's University at Kingston. Archiváu dende l'orixinal, el 2021-05-07. Consultáu'l 10 de setiembre de 2007.
  20. ↑ Pittendrigh, C. S.; Caldarola, P. C.; Cosbey, Y. S. (xunetu de 1973). «A Differential Effect of Heavy Water on Temperature-Dependent and Temperature-Compensated Aspects of the Circadian System of Drosophila pseudoobscura». Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (7):  páxs. 2037-2041. doi:10.1073/pnas.70.7.2037. PMID 4516204. PMC 433660. Bibcode: 1973PNAS...70.2037P. http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/70/7/2037. 
  21. ↑ Katz, J.J. 1965. Chemical and biological studies with deuterium. 39th Annual Priestly Lecture, Pennsylvania State University, University Park, Pa. páxs. 1–110, August 2008.
  22. ↑ Mosin, O. V, Ignatov, I. (2012) Studying of Isotopic Effects of Heavy Water in Biological Systems on Example of Prokaryotic and Eukaryotic Cells, Biomedicine, Moscow, Vol. 1, No. 1–3, páxs. 31–50.
  23. ↑ Bild,, W, Năstasă V, Haulică, I.. (2004) In vivo and in vitro Research on the Biological Effects of Deuterium-depleted water: Influence of Deuterium-depleted water on Cultured Cell Growth, Rom J. Physiol. Vol. 41, N 1-2, páxs. 53-67.
  24. ↑ Crespi, H., Conrad, S., Uphaus, R., Katz, J. (1960) Cultivation of Microorganisms in Heavy Water, Annals of the New York Academy of Sciences, Deuterium Isotopes in Chemistry and Biology, páxs. 648–666.
  25. ↑ Mosin, O. V., I. Ignatov, I. (2013) Microbiological Synthesis of 2H-Labeled Phenylalanine, Alanine, Valine, and Leucine/Isoleucine with Different Degrees of Deuterium Enrichment by the Gram-Positive Facultative Methylotrophic Bacterium Вrevibacterium Methylicum, International Journal of BioMedicine, Vol. 3, N 2, páxs. 132-138.
  26. ↑ Katz J., Crespy H. L. (1972) Pure Appl. Chem., Vol. 32, páxs. 221–250.
  27. ↑ Mosin O. B., Skladnev D. A., Egorova T. A., Shvets V. I. (1996) Biological Effects of Heavy Water, Bioorganic Chemisytry, Vol. 22, N 10–11, páxs. 861–874.
  28. ↑ Mosin, O. V., Shvez, V. I, Skladnev, D. A., Ignatov, I. (2012) Studying of Microbic Synthesis of Deuterium Labeled L-Phenylalanin by Methylotrophic Bacterium Brevibacterium Methylicum on Media with Different Content of Heavy Water, Biopharmaceutical journal, Moscow, No. 1, Vol. 4, Non 1, páxs. 11–22.
  29. ↑ Mosin, O. V., Ignatov, I. (2012) Isotopic Effects of Deuterium in Bacteria and Micro-Algae in Vegetation in Heavy Water, Water: Chemistry and Ecology, No. 3, Moscow, páxs. 83–94.
  30. ↑ Skladnev D. A., Mosin O. V., Egorova T. A., Eremin S. V., Shvets V. I. (1996) Methylotrophic Bacteria as Sourses of 2H-and 13C-amino Acids. Biotechnology, páxs. 14–22.
  31. ↑ Mikhail S. Shchepinov (1 de marzu de 2007). «Reactive Oxygen Species, Isotope Effect, Essential Nutrients, and Enhanced Longevity». Rejuvenation Research 10 (1):  páxs. 47-60. doi:10.1089/rej.2006.0506. PMID 17378752. 
  32. ↑ Graham Lawton (29 de payares de 2008). «Would eating heavy atoms lengthen our lives?». New Scientist:  páxs. 36-39. 


Sacáu de «https://ast.wikipedia.org/w/index.php?title=Agua_pesao&oldid=4306853»