一般的な水は、化学構造に水素の代わりに重水素が存在する場合、重水と呼ばれます。水と重水にはいくつかの異なる性質があります。また、重水には、準重水、重酸素水、処理水などの種類があります。これらの水はすべて独自の製法で作られ、さまざまな用途に使用されています。
重水について
重水は、一般的な水素の代わりに重水素を含む水の一種であるため、重水素酸化物とも呼ばれます。重水素は水素の同位体で、陽子とともに追加の中性子を含みますが、通常の水素には陽子のみが含まれます。重水は D₂O または 2H₂O として示され、重い水素のために通常の水分子よりわずかに重いです。
自然の水源から得られる通常の水は、通常の水素原子 6760 個あたり約 1 個の重水素原子で構成されています。重水は、通常の水よりも密度がやや高くなります。重水は人体にも自然に存在しますが、微量で無害です。これは核反応における重要な中性子減速材であり、1938 年、1932 年に核分裂の数年前に発見されました。
重水の性質
重水は、通常の水とは性質が少し異なります。重水の分子量は 20.02g/モル、密度は約 1.107g/ml です。融点は3.82⁰C、沸点は101.4⁰Cです。重水は常温で無色無臭の液体です。重水は通常の水よりも密度が重いため、重水でできた氷は通常の水に沈みます。所定の温度では、重水は通常の水よりも壊れにくいです。多量に存在すると、溶媒特性が異なるため、生細胞に害を及ぼす可能性があります。
重水の種類
構成成分としての水素の種類に基づいて、多くの種類の重水があります。
準重水
準重水は、2 番目の酸素原子の代わりに、1 つの重水素、1 つの酸素、および 1 つのプロチウムでできており、HDO として記号化されます。プロチウムは、1 つの陽子と 1 つの電子を含む水素原子の同位体です。これは、水素同位体の混合物がある場合に見られる最も一般的なタイプの重水です。これは、サンプルに同量のプロチウムと重水素が含まれているかのように理解できます。その場合、サンプルには 50% の準重水、25% の通常水、および 25% の重水が存在する可能性があります。この 3 つは動的平衡状態にあります。
重酸素水
一部の水には、17O や 18O などの酸素の重同位体が含まれているため、重酸素水と呼ばれます。このタイプの水は、通常の水よりも重いです。重水は、放射性同位元素とフッ素 18 の生成を追跡するために使用されます。このような重水の密度は、通常の水よりも高くなります。重酸素水は、放射性医薬品や原子炉の中性子減速材として使用されます。
トリチウム水
一部の重水には、3H で示されるトリチウムと呼ばれる水素の別の重い同位体が含まれています。この水素の同位体には、1 つの陽子と 2 つの中性子が含まれているため、密度が高くなります。トリチウムは本質的に放射性であるため、トリチウム水です。超重水とも呼ばれ、体内の総水分量を計算するために使用されます。
重水の準備
天然資源によって得られたどのタイプの水サンプルにも、通常、通常の水素原子 6760 個あたり 1 個の重水素原子が含まれています。したがって、技術的には、重水は用意されていません。むしろ、重水炉の助けを借りて通常の水から得られます。しかし、そのような原子炉のコストは非常に高いままです。このため、現在では重水も分留によって分離されています。また、アルカリを含む水を長時間電気分解することによっても製造されます。
重水の使用
重水の最も顕著な用途は、原子力発電所の中性子減速材および冷却材です。重水の他の用途には、呼吸、光合成などの多くの生物学的および化学的プロセスにおける等方性トレーサーが含まれます。原子核の研究に使用される NMR 分光法で使用されます。重水は、人間や他の動物の代謝率を決定するためにも使用されます。
結論
上記のすべてから、重水のさまざまな概念について説明しました。すべての一般的な情報とともに、それらの準備、特性、および使用法を学びました.重水は、化学構造に重水素が存在する別の形の水であり、分子をより重く高密度にすることがわかりました。また、最後に準重水、重酸素水、処理水についても学びました。重水は、生物や化学の分野でさまざまな用途に使用されるため、不可欠です。
