Una pequeña pregunta sobre el agua pesada
Debido a que el agua ordinaria y el agua pesada están compuestas por la misma cantidad de átomos de hidrógeno y oxígeno, sus reacciones químicas serán casi idénticas. Pero físicamente hablando, el agua pesada tiene un punto de fusión y un punto de ebullición ligeramente más altos que el agua normal. A una presión atmosférica, el punto de fusión del agua pesada es de 3,82 grados Celsius y el punto de ebullición es de 101,4 grados Celsius.
En términos de densidad, a 20 grados centígrados y una atmósfera, la densidad del agua pesada es de 1,105 g/cm3. Dado que el agua pesada no se electroliza fácilmente en hidrógeno y oxígeno en comparación con el agua ordinaria, y su contenido es escaso en comparación con el agua ordinaria, la gente utiliza la electrólisis para refinar el agua pesada con mayor pureza. Por tanto, el precio del agua pesada también es relativamente caro.
También existe un tipo de agua pesada llamada agua semipesada, HDO, que tiene sólo un átomo de hidrógeno y un neutrón. Generalmente, el agua semipesada es impura, normalmente 50% HDO, 25% H2O y 25% D2O.
Uso
Cuando se utiliza el análisis de resonancia magnética nuclear, si el disolvente es agua y el objeto de investigación es hidrógeno, se puede utilizar agua pesada como disolvente.
Moderador de neutrones: Algunos reactores nucleares utilizan agua pesada para ralentizar los neutrones, dándoles la oportunidad de reaccionar con el uranio. El agua ligera también se puede utilizar como moderador, pero como el agua ligera absorbe neutrones, los reactores de agua ligera deben utilizar uranio enriquecido en lugar de uranio ordinario, de lo contrario no se alcanzará la masa crítica. Los reactores de agua pesada no sólo pueden utilizar uranio ordinario, sino también convertir uranio-238 en plutonio que puede utilizarse para fabricar bombas nucleares. India, Pakistán, Israel y Corea del Norte producen combustible nuclear de esta manera. Para evitar la proliferación de armas nucleares, muchos países restringen la producción y venta de agua pesada.
Problemas de salud
En general, se cree que el agua pesada no es una sustancia tóxica, pero ciertos metabolismos en el cuerpo humano requieren agua ligera, por lo que si solo bebes agua pesada, enfermarse. Al igual que el nitrógeno, el componente principal del aire, no es tóxico, pero la inhalación de nitrógeno puro puede provocar la muerte por falta de oxígeno. Experimentos con ratones descubrieron que el agua pesada inhibe la mitosis celular, provocando la degradación de los tejidos corporales que requieren un metabolismo rápido. Después de que los ratones del experimento bebieran agua pesada durante unos pocos días, aproximadamente la mitad de sus fluidos corporales se convirtieron en agua pesada. Los síntomas comienzan a aparecer en este momento y los problemas primero surgen en los tejidos que requieren una rápida división celular, como las raíces del cabello y la mucosa gástrica. Las células cancerosas que habían estado creciendo rápidamente también se desaceleraron, pero no lo suficiente como para hacer que el agua pesada fuera un tratamiento viable.
Método de refinación
Si el agua de la tierra en 3200 es mitad agua pesada (HDO). El agua semipesada se puede extraer del agua corriente mediante electrólisis y destilación o métodos químicos. Puede utilizar métodos químicos, porque las masas de los átomos de hidrógeno pesado y de hidrógeno ordinario son ligeramente diferentes, por lo que la velocidad de las reacciones químicas es diferente. Cuando el agua semipesada del agua alcanza una concentración considerable, aparecerá gradualmente agua pesada debido al intercambio de átomos de hidrógeno entre las moléculas de agua. También se pueden utilizar métodos químicos, destilación y electrólisis para refinar agua pesada pura a partir de agua semipesada. Sin embargo, la energía necesaria para la electrólisis y la destilación sería enorme, por lo que generalmente en este paso sólo se utilizan métodos químicos.