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 2H2O. 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 три т ий 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, т учнее. А раз они тучнее , то как всем тучным, им не хочется много двигаться. Они «ленивые», не особо активные по сравнению с протием, и именно эт им 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.
Интересн о, но факт: ученые, открывшие тяжелую воду, отнеслись к ней как к научному казусу , чему-то малозначимому, побочному и развлекательному. Н е увидели больших возможностей в ее применении (в прочем, 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 технологиях;
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 э нергии - учёные всерьёз думают, как использовать дейтери й 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 е ё так и называют - «мё ртв ая вода» . В ее присутствии химические реакции тормозятся, а биологические процессы … К ак 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. Н екоторые 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 живо й 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 действ ует отрицательно на раститения . Подопытных собак, крыс и мышей поили водой, треть которой была заменена тяжелой водой , ч ерез недолгое время у них начиналось расстройство обмена веществ, разрушались почки. При увеличении доли тяжелой воды животные погибали.
Но есть и обратная сторона медали: н аоборот, снижени е 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 .
100 мм рт. ст. при 54 °C
Тяжёлая вода́ - обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды , известной также как оксид дейтерия . Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу , что и обычная вода , но вместо двух атомов обычного лёгкого изотопа водорода (протия) содержит два атома тяжёлого изотопа водорода - дейтерия , а её кислород по изотопному составу соответствует кислороду воздуха . Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как D 2 O или 2 H 2 O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная - бесцветная жидкость без вкуса и запаха. Она не радиоактивна .
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ ПОЛУЧИЛ ДЕЙТЕРИЙ И ПОПРОБОВАЛ ТЯЖЕЛУЮ ВОДУ!
✪ Уникальные свойства воды. Химия – просто.
✪ Холодный ядерный синтез в стакане воды. Дешёвое отопление, малозатратное получение водорода.
✪ Осмий - Самый ТЯЖЕЛЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!
✪ Галилео. Сухая вода (ч.1)
Субтитры
История открытия
Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году , за что ученый был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году. А уже в 1933 году Гилберт Льюис выделил чистую, тяжёловодородную воду. При электролизе обычной воды, содержащей наряду с обычными молекулами воды незначительное количество молекул тяжёлой (D 2 O) и полутяжёлой (НОD) воды, образованных тяжёлым изотопом водорода, остаток постепенно обогащается молекулами этих соединений. Из такого остатка после многократного повторения электролиза Льюису в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды, состоящей почти на 100 % из молекул соединения кислорода с дейтерием и получившей название тяжёлой. Этот способ производства тяжёлой воды остаётся основным и сейчас, хотя используется в основном на окончательной стадии обогащения от 5-10 % до >99 % (см. ниже).
После открытия в конце 1938 года деления ядер и осознания возможности использования цепных ядерных реакций деления, индуцированных нейтронами, возникла необходимость в замедлителе нейтронов - веществе, позволяющем эффективно замедлять нейтроны, не теряя их в реакциях захвата. Наиболее эффективно нейтроны замедляются лёгкими ядрами, и самым эффективным замедлителем должны были бы быть ядра обычного водорода (протия), однако они обладают высоким сечением захвата нейтронов . Напротив, тяжёлый водород захватывает очень мало нейтронов (сечение захвата тепловых нейтронов у протия в более чем 100 тысяч раз выше, чем у дейтерия). Технически наиболее удобным соединением дейтерия является тяжёлая вода, причём она способна также служить теплоносителем, отводя выделяющееся тепло от области, где происходит цепная реакция деления. С самых ранних времён ядерной энергетики тяжёлая вода стала важным компонентом в некоторых реакторах, как энергетических, так и предназначенных для наработки изотопов плутония для ядерного оружия. Эти так называемые тяжеловодные реакторы имеют то преимущество, что могут работать на природном (необогащённом) уране без использования графитовых замедлителей, которые на этапе вывода из эксплуатации могут представлять опасность взрыва пыли и содержат наведённую радиоактивность (углерод-14 и ряд других радионуклидов) . Однако в большинстве современных реакторов используется обогащённый уран с нормальной «лёгкой водой» в качестве замедлителя, несмотря на частичную потерю замедленных нейтронов.
Производство тяжёлой воды в СССР
Промышленное производство и применение тяжёлой воды началось с развитием атомной энергетики. В СССР при организации Лаборатории № 3 АН СССР () перед руководителем проекта А. И. Алихановым была поставлена задача создания реактора на тяжёлой воде . Это обусловило потребность в тяжёлой воде, и техническим советом Специального комитета при СНК СССР был разработан проект Постановления СНК СССР «О строительстве полупромышленных установок по производству продукта 180», работы по созданию производительных установок тяжёлой воды в кратчайшие сроки были поручены руководителю атомного проекта Б. Л. Ванникову , народному комиссару химической промышленности М. Г. Первухину , представителю Госплана Н. А. Борисову , народному комиссару по делам строительства СССР С. З. Гинзбургу , народному комиссару машиностроения и приборостроения СССР П. И. Паршину и народному комиссару нефтяной промышленности СССР Н. К. Байбакову . Главным консультантом в вопросах тяжёлой воды стал Начальник сектора Лаборатории № 2 АН СССР М. О. Корнфельд.
Свойства
Сравнение свойств обычной и тяжёлой воды
| Параметр | D 2 O | HDO | H 2 O |
|---|---|---|---|
| Температура плавления (°C) | 3,82 | 0,00 | |
| Температура кипения (°C) | 101,42 | 100,7 | 100,00 |
| Плотность (г/см³, при 20 °C) | 1,1056 | 1,054 | 0,9982 |
| Температура максимальной плотности (°C) |
11,6 | 4,0 | |
| Вязкость (сантипуаз , при 20 °C) | 1,25 | 1,1248 | 1,005 |
| Поверхностное натяжение (дин ·см, при 25 °C) |
71,87 | 71,93 | 71,98 |
| Молярное уменьшение объёма при плавлении (см³/моль) |
1,567 | 1,634 | |
| Молярная теплота плавления (ккал /моль) | 1,515 | 1,436 | |
| Молярная теплота парообразования (ккал/моль) | 10,864 | 10,757 | 10,515 |
| (при 25 °C) | 7,41 | 7,266 | 7,00 |
Нахождение в природе
В природных водах один атом дейтерия приходится на 6400…7600 атомов протия . Почти весь он находится в составе молекул DHO, одна такая молекула приходится на 3200…3800 молекул лёгкой воды. Лишь очень незначительная часть атомов дейтерия формирует молекулы тяжёлой воды D 2 O, поскольку вероятность двух атомов дейтерия встретиться в составе одной молекулы в природе мала (примерно 0,5⋅10 −7). При искусственном повышении концентрации дейтерия в воде эта вероятность растёт.
Биологическая роль и физиологическое воздействие
Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки) показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой . Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие , которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле . Простейшие способны адаптироваться к 70 % раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде . Человек может без видимого вреда для здоровья выпить несколько стаканов тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней.
Таким образом, тяжёлая вода гораздо менее токсична, чем, например, поваренная соль . Тяжёлая вода использовалась для лечения артериальной гипертензии у людей в суточных дозах от 10 до 675 г D 2 O в день .
В человеческом организме содержится в качестве естественной примеси столько же дейтерия, сколько в 5 граммах тяжёлой воды; этот дейтерий в основном входит в молекулы полутяжёлой воды HDO, а также во все прочие биологические соединения, в которых есть водород.
Некоторые сведения
Тяжёлая вода накапливается в остатке электролита при многократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она гигроскопична . Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока. В 1935 году, сразу после открытия тяжёлой воды, её цена составляла ориентировочно 19 долларов за грамм ). В настоящее время тяжёлая вода с содержанием дейтерия 99 ат.% , продаваемая поставщиками химических реактивов, при покупке 1 кг сто́ит около 1 евро за грамм , однако эта цена относится к продукту с контролируемым и гарантированным качеством химического реактива; при снижении требований к качеству цена может быть на порядок ниже.
Применение
Важнейшим свойством тяжёловодородной воды является то, что она практически не поглощает нейтроны , поэтому используется в ядерных реакторах для замедления нейтронов и в качестве теплоносителя. Она используется также в качестве изотопного индикатора в химии , биологии и гидрологиифизиологии , агрохимии и др. (в том числе в опытах с живыми организмами и при диагностических исследованиях человека). В физике элементарных частиц тяжёлая вода используется для детектирования нейтрино ; так, крупнейший детектор солнечных нейтрино SNO (Канада) содержит 1000 тонн тяжёлой воды.
Дейтерий - ядерное топливо для энергетики будущего, основанной на управляемом термоядерном синтезе. В первых энергетических реакторах такого типа предполагается осуществить реакцию D + T → 4 He + n + 17,6 МэВ .
В некоторых странах (например, в Австралии) коммерческий оборот тяжёлой воды поставлен под государственные ограничения, что связано с теоретической возможностью её использования для создания «несанкционированных» реакторов на природном уране, пригодных для наработки оружейного плутония .
Другие виды тяжёлых вод
Полутяжёлая вода
Выделяют также полутяжёлую воду (известную также под названиями дейтериевая вода , монодейтериевая вода , гидроксид дейтерия ), у которой только один атом водорода замещён дейтерием. Формулу такой воды записывают так: DHO или ²HHO. Следует отметить, что вода, имеющая формальный состав DHO, вследствие реакций изотопного обмена реально будет состоять из смеси молекул DHO, D 2 O и H 2 O (в пропорции примерно 2:1:1). Это замечание справедливо и для THO и TDO.
Сверхтяжёлая вода
Сверхтяжёлая вода содержит тритий , период полураспада которого более 12 лет. По своим свойствам сверхтяжёлая вода (T 2 O ) ещё заметнее отличается от обычной: кипит при 104 °C, замерзает при +9 °C и имеет плотность 1,21 г/см³. Известны (то есть получены в виде более или менее чистых макроскопических образцов) все девять вариантов сверхтяжёлой воды: THO, TDO и T 2 O с каждым из трёх стабильных изотопов кислорода (16 O, 17 O и 18 O). Иногда сверхтяжёлую воду называют просто тяжёлой водой, если это не может вызвать путаницы. Сверхтяжёлая вода имеет высокую радиотоксичность .
Тяжёлокислородные изотопные модификации воды
Термин тяжёлая вода применяют также по отношению к тяжёлокислородной воде, у которой обычный лёгкий кислород 16 O заменён одним из тяжёлых стабильных изотопов 17 O или 18 O. Тяжёлые изотопы кислорода существуют в природной смеси, поэтому в природной воде всегда есть примесь обеих тяжёлокислородных модификаций. Их физические свойства также несколько отличаются от свойств обычной воды; так, температура замерзания 1 H 2 18 O составляет +0,28 °C .
Тяжёлокислородная вода, в частности, 1 H 2 18 O, используется в диагностике онкологических заболеваний (из неё на циклотроне получают изотоп фтор-18, который используют для синтеза препаратов для диагностики онкозаболеваний, в частности 18-фдг).
Общее число изотопных модификаций воды
Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения с общей формулой Н 2 О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды всего девять (так как существует два стабильных изотопа водорода и три - кислорода).
Для чего необходимо разводить спирт? Обычно этот процесс происходит в ликероводочном производстве или домашнем приготовлении спиртосодержащих напитков. Такой раствор может служить основой для разного рода наливок и настоек.
1057;тоит помнить, что необходимо следовать ряду правил для правильного приготовления такого раствора. Многих интересует вопрос, почему нельзя лить воду в спирт?
Разведение спирта при помощи воды
Только люди правильно разводящие спирт получают качественное сырье для приготовления спиртосодержащих напитков. Такие манипуляции довольно серьезны, но не являются чем-то особо сложным.
Берем необходимые ингредиенты: спирт 96% крепостью и вода.
1051;учше использовать бутилированную, а не набирать воду из-под крана. Кипяченная в чайнике вода тоже не пойдет. Оптимальным вариантом будет приобретение природной очищенной воды в магазине.
Ее следует охладить и тонкой струйкой влить в ее спирт. Почему нельзя наоборот? Если лить воду в спирт, то его крепость снижается с 96% до 40%, сильно разогревая получающийся раствор, а он в свою очередь выделяет вредные и токсичные вещества. После добавления спирта раствор необходимо отстаивать в течение недели.
Если полученный напиток необходимо быстро использовать, то это можно будет делать не ранее, чем через пару дней. Бутылка с растворенным спиртом убирается в темное место, предварительно ее следует налить до самого горлышка, чтобы спирт не окислялся.
1045;сли налить воду в разводимый спирт, то он потеряет прозрачность, станет мутным и эта процедура придаст напитку не водочный, а спиртовой запах.
Порядок растворения спирта языком химиков
Если вы хотя бы немного знакомы с практической химией, то должны помнить о том, что растворяемый компонент наливается в растворитель. Такой алгоритм действий позволяет уменьшить выделение тепла. Ведь всегда кислоты при растворе наливаются в воду. Такие элементы как литий или калий тоже бросают в воду.
Если же воду добавить в бутылку со спиртом, то раствор очень сильно нагреется, потому, как спирт является сильнейшим окислителем. Распадающийся на ионы спирт образует пероксид, угольную, уксусную кислоту и разные яды, которые вызывают похмельный синдром.
Единственно правильным растворением может быть вливание воды в спирт тонкой струей. Дополнительно емкость необходимо периодически встряхивать. Так элементам раствора проще взаимо.
78;е, чем в спирте, растворенном по другому алгоритму.
В любом случае полученную жидкость следует отстаивать, отставляя в холодное место, чтобы взаимодействующие компоненты успокоились, а образовавшиеся газы вышли из состава растворенного спиртосодержащего напитка.
Учеными не доказан тот факт, что полученную жидкость необходимо взбалтывать. Ведь при таком вливании спирт и так хорошо растворяется с бутилированной водой. А вот если спирт имеет нечистый состав, то такой способ легко вызывает расщепление всех вредных примесей на газ и воду.
А вот если спирт чистый, и наливается вода в спирт, то с помощью пероксида такой состав просто обжигает слизистые оболочки человека. Это еще один факт, который говорит о том, что нужно правильно смешивать воду со спиртом.
pochemy-nelzya.info
Для приготовления большинства настоек и прочих домашних спиртных напитков требуется не 96% спирт, а его разбавленная версия. В этом случае очень полезно знать, как правильно разбавить спирт водой и не налажать. При этом для настоек, как правило, нужна не 40%-ая водка. Как известно, спирт является хорошим растворителем, поэтому, чем больше его содержание в жидкости, тем больше она вытягивает из продуктов необходимых нам веществ (в основном эфирных масел). В связи с этим рекомендуется использовать спирт крепостью не менее 45-50%, но лучше разбавить до 70%, если речь не идет об избранных напитках, к примеру, перечная вытяжка, которую нужно настаивать на чистом спирту.
Поехали…
Нужно всего 2 компонента.
1) Спирт. Спирты бывают разные и с разной крепостью (первосортный - 96%, с высшей очисткой - 96,2%, «экстра» - 96,5%, «люкс» - 96,3%, медицинский и сухой (безводный)). Степень очистки спирта напрямую зависит от вида сырья. Но мы не будем заморачиваться. Главное спирт должен быть качественным от "проверенного поставщика")))) Клас Альфа было бы идеально, но его сложно купить. Для простоты, будем считать, что у нас 96% спирт.
2) Вода. Воду для разведения нужно брать чистейшую, совершенно прозрачную - без цвета, вкуса и запаха. К тому же будет лучше если в ней не будет солей. В производстве это называется - "вода исправленная". Из под крана не советую. Битилированная вода немного лучше, но лучше и ее не брать. Оптимально приобрести дистиллированную воду в аптеке или как я поступаю - беру в Ашане канистры по 5 л.
Как смешивать?
То что опишу, называется "холодный способ". Но сначала о пропорциях. Если смешать 100 мл спирта и 100 мл воды, то получится не 200 мл суммарной смеси, будет немного меньше (читаем Д.И.Менделева). К примеру, 40%-ный спирт – это 1 л жидкости, в котором содержится 400 мл чистого (безводного), 100%-ного спирта. Следовательно, в 1л спирта крепостью 96% содержится 960 мл безводного спирта. Чтобы получить 40% из 96%, нужно количество всего раствора увеличить на 96 и поделить на 40, то есть ровно в 2,4 раза. Проще говоря, чтобы получить водку, нужно к 1 л 96%-ого спирта добавлять воду до тех пор, пока объем смеси не составит 2,4 л.
И по науке…
Можно также использовать формулу:
X = 100NP/M - 100P
Где N – изначальная крепость спирта;
M – процент конечного (требуемого раствора);
P - коэффициент (объем изначального раствора в миллилитрах разделить на 100);
Х - количество мл воды, которые следует добавить к изначальному раствору.
Пример. У нас был 1л 96%-ного спирта, а нужно было получить 70%-ный раствор для приготовления домашней Бехеровки. Считаем - 100*96*10/70 - 1000 = 371 мл. Итак, чтобы получить 70%-й раствор из 1 л 96%-ого спирта мы добавили этот литр спирта к 371 мл воды. Можно не быть занудой и взять 370 мл.)))
И самое главное правило!
Внимание! Нужно воду разбавлять спиртом, а не наоборот. При этом воду лучше использовать охлажденную – тогда спирт точно не помутнеет. Это было доказано еще Д.И. Менделеевым: в системе "вода-спирт" существует всего 3 устойчивых химических соединения, образующихся за счет водородных связей. Если лить спирт в холодную воду, то образуются необходимые водные гидраты. Если же использовать теплую воду и лить ее в спирт, то получатся моногидраты с характерным для спирта (не водки!) запахом и вкусом.
www.drive2.ru
Для чего разводят спирт
Конечно, его разводят и на производстве. Но вопрос о том, как правильно — лить спирт в воду или наоборот, чаще всего возникает при приготовлении алкоголя в домашних условиях. Это может быть все что угодно, необязательно водка. На основе спирта готовят различные наливки и настойки. Но перед тем как разбавить алкоголь водой, необходимо хорошо подготовиться и ознакомиться с определенными правилами. Иначе спиртные напитки получатся не слишком качественными.
Как разводить спирт водой
Этот процесс не включает в себя никаких сложных процедур. Просто нужно все сделать правильно. Как разбавить спирт водой? Для этого понадобятся только сам алкоголь (96%) и вода. Не рекомендуется брать жидкость из-под крана. Кипяченую воду тоже лучше сразу исключить. Лучше всего, перед тем как разбавлять спирт водой, приобрести ее в магазине. Она должна быть хорошо охлаждена, но не заморожена. Так что же лить? Спирт в воду или наоборот? Что говорят технологи? Необходимо тонкой струйкой влить алкоголь в воду.
Почему именно так? Если сделать наоборот, то при снижении крепости раствор сильно нагревается, и освобождаются все токсины и остальные вредные вещества.
Что делать дальше
Раствор должен отстояться. Минимальный срок - 2 дня. Но лучше подождать неделю. Отстаивать разведенный спирт необходимо в темном месте. Бутыль следует наливать до самого горла, чтобы не начался процесс окисления. Еще один важный момент при разбавлении спирта водой: если лить воду в алкоголь, то раствор, скорее всего, приобретет мутный цвет, да и запах у него будет именно спиртовой, а не водочный.
Разведение спирта с точки зрения химиков
Если человек хоть немного знаком с этой наукой, то вопрос о том, что лить — спирт в воду или наоборот, ему даже в голову не придет. Ведь любой химик знает, что именно растворяемое средство нужно вливать в растворитель, и не наоборот. Это позволяет снизить количество выделяемого тепла. Всегда именно кислоту льют в воду. И даже литий с калием бросают в воду, а не обливают их жидкостью.
Так как спирт - один из сильнейших окислителей, то при добавлении его в воду раствор нагреется. А это приведет к образованию пероксида, угольной и уксусной кислот и различных ядов, которые и вызывают дикое похмелье. Еще нужно не забывать встряхивать тару с раствором периодически. Тогда элементы будут лучше взаимодействовать. Вредных компонентов в растворе при правильно проведенной процедуре останется минимальное количество.
Но и опять же нельзя забывать об отстаивании в прохладном темном месте. За это время все компоненты смешаются, а образовавшиеся газы улетучатся.
Правильные пропорции
Сколько добавлять воды в спирт? Считается, что изобретателем водки является Менделеев. Вот на его расчеты и стоит равняться. Идеальной пропорцией считается 2:3. Это 2 части спирта и 3 части воды. Такое соотношение считается идеальным.
Но то, в каких пропорциях разводить спирт с водой, личное дело каждого. Не всех устраивает крепость в 40 о. Кто-то предпочитает шестидесятиградусный напиток, а для кого-то и 38 - многовато. Поэтому тут все зависит от того, какой крепости нужно добиться в итоге.
Нужно ли взбалтывать
Ученые не утверждают, что раствор необходимо взбалтывать. Ведь если процедура проведена правильно, то спирт и так прекрасно растворится. Но вот если состав алкоголя не самый идеальный, то при встряхивании все вредные вещества распадутся на газ и воду.
Что вливать — спирт в воду или наоборот, разобрались. Главное, учесть некоторые нюансы. Еще одним важным моментом в этом процессе является качество воды. От нее тоже многое зависит.
Какой должна быть вода
В первую очередь, при разбавлении спирта вода не должна быть жесткой. То есть содержание магния и кальция в ней должно быть минимальным. От жесткой воды напиток может приобрести мутный цвет, да и вкус его изменится не в лучшую сторону.
Вода из крана. Ее лучше не использовать в таком случае. Во-первых, ее жесткость просто зашкаливает, а во-вторых, в ней очень большое содержание хлора. Это тоже негативно скажется на качестве напитка.
Но если все же придется использовать именно такую воду, то ее нужно правильно подготовить. Для того чтобы из нее испарился хлор, ей нужно дать отстояться хотя бы несколько часов. После воду нужно довести до кипения и охладить. Дальше желательно для очистки использовать еще и фильтр. Только после этого воду можно использовать.
Вода из родника
Часто можно слышать о том, что именно ключевая вода - идеальный вариант для разведения спирта. Но это не совсем так. Конечно, ключевая вода чаще всего имеет отличные вкусовые качества, но определить, насколько она жесткая, можно только в специальной лаборатории.
К тому же ее качество сильно зависит еще и от природных условий: времени года, осадков. Так что такая водичка тоже не самый лучший вариант. Для пробы можно развести небольшое количество спирта и посмотреть на результат. Если раствор останется прозрачным, а вкус приемлемым, то можно дальше использовать эту воду.
Вода из магазина
Вот это именно то, что советуют квалифицированные специалисты. Тут можно быть уверенным и в составе, и в жесткости. Ведь все это указано на этикетке. Осталось только найти воду, жесткость которой не превышает 1 мг-экв/л. Стоит отметить, что на полках современных супермаркетов такой продукции много. Если именно жесткость не указана на бутылке, то нужно обратить внимание на количество кальция (не больше чем 10 мг/л) и магния (не больше чем 8 мг/л).
Дистиллированная вода
На первый взгляд - идеальный вариант. Так как примесей нет никаких, то раствор точно не станет мутным. Но тут тоже есть свои нюансы. Нужно определиться, для чего будет использован раствор в дальнейшем. Если на его основе будет приготовлена настойка или наливка с ярко выраженным вкусом, то дистиллированная вода - прекрасный вариант. У такой жидкости нет вкуса. Поэтому свойства трав или ягод в напитке раскроются в полной мере.
А вот если нужно приготовить водку, то эта жидкость совершенно не подходит. Причем причина та же - она не имеет вкуса. Считается, что вкус водки напрямую зависит от вкуса воды. Ведь алкоголь, какой бы он ни был, имеет те же вкусовые качества, что и жидкость. Перед тем как разбавить спирт водой, необходимо принять все меры безопасности и ни в коем случае не проводить эту процедуру рядом с открытым огнем.
М. АДЖИЕВ
Тяжелая вода очень дорога и дефицитна. Однако если удастся найти дешевый и практичный способ ее получения, то области применения этого редкого пока ресурса заметно расширятся. Могут открыться новые страницы в химии, биологии, а это новые материалы, неизвестные соединения, может быть, и неожиданные формы жизни.
Рис. 1.
Молекулы воды прочно связаны друг с другом и образуют устойчивую молекулярную конструкцию, которая сопротивляется любым внешним воздействиям, в частности тепловым. (Именно поэтому, чтобы превратить воду в пар, нужно подвести к ней много тепла). Молекулярная конструкция воды скреплена каркасом из особых квантово-механических связей, названных в 1920 году двумя американскими химиками Латимером и Родебушем водородными. Все аномальные свойства воды, включая необычное поведение при замерзании, объясняются с точки зрения концепции водородных связей.
Вода в природе бывает нескольких «сортов». Обычная, или протиевая (Н 2 О). Тяжелая, или дейтериевая (D 2 O). Сверхтяжелая, или тритиевая (Т 2 О), но ее в природе почти нет. Различается вода и по изотопному составу кислорода. Всего же насчитывается не менее 18 ее изотопных разновидностей.
Если мы откроем водопроводный кран и наберем чайник, то там будет не однородная вода, а ее смесь. При этом дейтериевых «вкраплений» окажется очень немного – примерно 150 граммов на тонну. Получается, что тяжелая вода есть повсюду – в каждой капле! Проблема в том, как ее взять. Ныне во всем мире ее добыча связана с огромными затратами энергии и очень сложным оборудованием.
Однако есть предположение, что на планете Земля возможны такие природные ситуации, когда тяжелая и обычная вода на какое-то время отделяются одна от другой – D 2 O из рассеянного, «растворенного» состояния переходит в концентрированное. Так, может быть, существуют месторождения тяжелой воды? Пока однозначного ответа нет: никто из исследователей этим вопросом прежде не занимался.
А вместе с тем известно, что физико-химические свойства D 2 O совсем иные, чем у Н 2 0 – ее постоянного спутника. Так, температура кипения тяжелой воды +101,4°С, а замерзает она при +3,81°С. Ее плотность на 10 процентов больше, чем у обычной.
Надо также заметить, что происхождение тяжелой воды, по-видимому, сугубо земное – в космосе ее следов не обнаружено. Дейтерий образуется из протия вследствие захвата им нейтрона космического излучения. Мировой океан, ледники, атмосферная влага – вот природные «фабрики» тяжелой воды.
Рис. 2. Зависимость плотности обычной и тяжелой воды от температуры. Разница в плотности одной и другой разновидностей воды превышает 10%, и поэтому возможны условия, когда переход в твердое состояние при охлаждении происходит вначале у тяжелой воды, а затем у обычной. Во всяком случае, физика не запрещает появления участков твердой фазы с повышенным содержанием дейтерия. Такому «тяжелому» льду на диаграмме соответствует заштрихованный участок. Если бы вода была «нормальной», а не аномальной жидкостью, то зависимость плотности от температуры имела бы вид, показанный пунктирной линией.
Итак, поскольку есть заметная разница в плотности между D 2 O и Н 2 О, то именно плотность, а также агрегатное состояние и могут служить наиболее чувствительными критериями в поисках возможных месторождений тяжелой воды – ведь эти критерии связаны с температурой окружающей среды. А как известно, окружающая среда наиболее «контрастна» в высоких широтах планеты.
Но к настоящему времени сложилось мнение, что воды высоких широт бедны дейтерием. Поводом к этому стали результаты исследований проб воды и льда из Большого Медвежьего озера в Канаде и из других северных водоемов. Обнаружились также колебания в содержании дейтерия по сезонам года – зимой, например, в реке Колумбия его меньше, чем летом. Эти отклонения от нормы связывались с особенностями распределения атмосферных осадков, которые, как принято предполагать, «разносят» дейтерий по планете.
Похоже, что никто из исследователей сразу не заметил скрытого противоречия в этом утверждении. Да, атмосферные осадки влияют на распределение дейтерия по водоемам планеты, однако они никак не влияют на глобальный процесс образования дейтерия!
Когда на Севере наступает осень, в реках начинается быстрое остывание водной массы, которое убыстряется под воздействием вечной мерзлоты, одновременно идет ассоциация молекул H 2 O. Наконец, наступает критический момент максимальной плотности – температура воды всюду чуть ниже +4°С. И тогда в придонной зоне на некоторых участках интенсивно намораживается рыхлый подводный лед.
В отличие от обычного льда он не имеет правильной кристаллической решетки, у него иная структура. Центры его кристаллизации различны: камни, коряги и разные неровности, причем не обязательно лежащие на дне и связанные с мерзлым грунтом. Появляется рыхлый лед на реках глубоких, со спокойным – ламинарным – течением.
Подводное ледообразование обычно заканчивается тем, что льдины всплывают на поверхность, хотя в это время никакого другого льда нет. Подводный лед иногда появляется и летом. Возникает вопрос: что это за «вода в воде», которая меняет свое агрегатное состояние, когда установившаяся температура в реке слишком высока для того, чтобы в лед превращалась обычная Н 2 О, чтобы, как говорят физики, произошел фазовый переход?
Можно допустить, что рыхлый лед представляет собой обогащенные концентрации тяжелой воды. Кстати, если это так, то нужно помнить, что тяжелая вода не отличима от обычной, однако потребление ее внутрь организма может вызвать тяжелые отравления. К слову сказать, местные жители высоких широт не употребляют речной лед для приготовления пищи – только озерный лед или снег.
«Механизм» фазового перехода D 2 O в реке очень напоминает тот, что используется химиками в так называемых кристаллизационных колоннах. Только в северной реке «колонна» растянута на сотни километров и не столь контрастна по температурному режиму.
Если же иметь в виду, что через центры кристаллизации в реке за короткое время проходят сотни и тысячи кубических метров воды, из которых превращается в лед – намораживается – пусть тысячная доля процента, то и этого достаточно, чтобы говорить о способности тяжелой воды концентрироваться, то есть образовывать месторождения.
Только присутствием таких концентраций можно объяснить тот доказанный факт, что зимой в северных водоемах процентное содержание дейтерия заметно уменьшается. Да и полярные воды, как показывают пробы, тоже бедны дейтерием, и в Арктике, вполне вероятно, есть районы, где плавают в основном только льдины, обогащенные дейтерием, – ведь рыхлый донный лед появляется первым и тает последним.
Больше того, как показали исследования, ледники и льды высоких широт в целом богаче тяжелыми изотопами, чем воды, омывающие льды. Например, в Южной Гренландии, в районе станции «Дай-3», выявлены изотопные аномалии на поверхности ледников, и происхождение таких аномалий пока не объяснено. Значит, могут встретиться и льдины, обогащенные дейтерием. Дело, как говорится, за малым – нужно найти эти пока еще гипотетические месторождения тяжелой воды.
М. АДЖИЕВ, географ.
Источники информации:
- Л. Кульский, В. Даль, Л. Ленчина. Вода знакомая и загадочная .
– К.: «Радянська школа», 1982. - Наука и жизнь №10, 1988.
Виде
вкуса и запаха
и фазовое состояние
1017,7 кг/м³, твёрдая (при н. у.)
Смешивается с этанолом ;
C обычной водой смешивается
в любых пропорциях.
кислоты (pK a)
Тяжёлая вода́ (также оксид дейтерия ) - обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды . Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу , что и обычная вода , но вместо атомов обычного лёгкого изотопа водорода (протия) содержит два атома тяжёлого изотопа водорода - дейтерия . Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как D 2 O или 2 H 2 O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная - бесцветная жидкость без вкуса и запаха.
История открытия
Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году , за что ученый был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году. А уже в 1933 году Гилберт Льюис выделил чистую тяжёловодородную воду.
Свойства
| Молекулярная масса | 20,03 а.е.м. |
| Давление паров | 10 мм. рт. ст. (при 13,1 °C), 100 мм. рт. ст. (при 54 °C) |
| Показатель преломления | 1,32844 (при 20 °C) |
| Энтальпия образования ΔH | −294,6 кДж/моль (ж) (при 298 К) |
| Энергия Гиббса образования G | −243,48 кДж/моль (ж) (при 298 К) |
| Энтропия образования S | 75,9 Дж/моль·K (ж) (при 298 К) |
| Мольная теплоёмкость C p | 84,3 Дж/моль·K (жг) (при 298 К) |
| Энтальпия плавления ΔH пл | 5,301 кДж/моль |
| Энтальпия кипения ΔH кип | 45,4 кДж/моль |
| Критическое давление | 21,86 МПа |
| Критическая плотность | 0,363 г/см³ |
Нахождение в природе
В природных водах один атом дейтерия приходится на 6400 атомов протия . Почти весь он находится в составе молекул DHO, одна такая молекула приходится на 3200 молекул лёгкой воды. Лишь очень незначительная часть атомов дейтерия формирует молекулы тяжёлой воды D 2 O, поскольку вероятность двух атомов дейтерия встретиться в составе одной молекулы в природе мала (примерно 0,5·10 −7). При искусственном повышении концентрации дейтерия в воде эта вероятность растёт.
Биологическая роль и физиологическое воздействие
Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее, по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки) показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой. Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие , которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле. Простейшие способны адаптироваться к 70 % раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде . Человек может без видимого вреда для здоровья выпить несколько стаканов тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней.
Таким образом, тяжёлая вода гораздо менее токсична, чем, например, поваренная соль . Тяжёлая вода использовалась для лечения артериальной гипертензии у людей в суточных дозах до 1,7 г дейтерия на кг веса пациента .
Некоторые сведения
Тяжёлая вода накапливается в остатке электролита при многократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она гигроскопична . Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока (ориентировочно 19 долларов за грамм в 2012 году ).
Общее число изотопных модификаций воды
Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения с общей формулой Н 2 О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды всего девять (так как существует два стабильных изотопа водорода и три - кислорода):
- Н 2 16 O − лёгкая вода , или просто вода
- Н 2 17 O
- Н 2 18 O − тяжёлокислородная вода
- HD 16 O − полутяжёлая вода
- HD 17 O
- HD 18 O
- D 2 16 O − тяжёлая вода
- D 2 17 O
- D 2 18 O
С учётом трития их число возрастает до 18:
- T 2 16 O - сверхтяжелая вода
- T 2 17 O
- T 2 18 O
- DT 16 O
- DT 17 O
- DT 18 O
- HT 16 O
- HT 17 O
- HT 18 O
Таким образом, кроме обычной, наиболее распространённой в природе «лёгкой» воды 1 H 2 16 O, в общей сложности существует 8 нерадиоактивных (стабильных) и 9 слаборадиоактивных «тяжёлых вод».
Всего же общее число возможных «вод» с учётом всех известных изотопов водорода (7) и кислорода (17) формально равняется 476. Однако распад почти всех радиоактивных изотопов водорода и кислорода происходит за секунды или доли секунды (важным исключением является тритий, период полураспада которого более 12 лет). Например, все более тяжёлые, чем тритий, изотопы водорода живут порядка 10 −20 с; за это время никакие химические связи просто не успевают образоваться, и, следовательно, молекул воды с такими изотопами не бывает. Радиоизотопы кислорода имеют периоды полураспада от нескольких десятков секунд до наносекунд. Поэтому макроскопические образцы воды с такими изотопами получить невозможно, хотя молекулы и микрообразцы могут быть получены. Интересно, что некоторые из этих короткоживущих радиоизотопных модификаций воды легче, чем обычная «лёгкая» вода (например, 1 H 2 15 O).
