Raskas vesi

Raskas vesi on raskaan vedyn (deuterium) ja hapen yhdiste eli dideuteriumoksidi (D2O). Siinä tavallisen vesimolekyylin molemmat vetyatomit ovat isotooppia 2H, jolla on myös nimi deuterium. Raskasta vettä käytetään mm. hidastimena luonnonuraanilla toimivissa ydinreaktoreissa (tällaisia reaktoreita ovat raskasvesihidasteiset ydinreaktorit, kuten muun muassa kanadalainen CANDU).

Raskasta vettä on pieninä pitoisuuksina kaikissa luonnonvesissä. Teollisuuden tarpeisiin puhdistettua raskasta vettä voidaan tuottaa usealla eri menetelmällä, kuten tislaamalla tavallista vettä tai nestemäistä vetyä sekä elektrolyysin avulla. Yleisin on kuitenkin menetelmä, josta käytetään nimeä Chemical exchange. Tämä menetelmä perustuu siihen, että vaikka saman alkuaineen eri isotoopit ovat kemiallisesti identtisiä, niiltä kuluu samojen reaktioiden läpikäymiseen eripituiset ajat. Ero reaktioajoissa on kääntäen verrannollinen atomin massalukuun, ja on siten suurin juuri vedyn isotooppien välillä. Näin ollen luonnonvettä voidaan rikastaa raskaan veden suhteen altistamalla se reaktiolle, josta tavallinen vesi H2O suoriutuu raskasta vettä D2O nopeammin.

Vettä, joka muodostuu vedyn raskaimmasta isotoopista, tritiumista, kutsutaan joskus superraskaaksi vedeksi. Sitä esiintyy luonnossa hyvin vähän. Koska tritium on radioaktiivista, voidaan esimerkiksi vanhojen viinien ikä määrittää superraskaan veden pitoisuuden avulla samaan tapaan kuin muinaisjäännösten ikä radiohiiliajoituksessa.

Raskasta vettä valmistettiin puhtaana ensimmäisen kerran vuonna 1932, muutamaa kuukautta sen jälkeen kun deuterium oli löydetty.

 Ominaisuudet 

Puhtaan raskaan veden useat ominaisuudet poikkeavat selvästi tavallisen veden ominaisuuksista kuten seuraava taulukko osoittaa.  Puoliraskaalle vedelle, jossa vain toinen vetyatomi on deuteriumia, ei kaikkia tällaisia ominaisuuksia voida ilmoittaa, koska sellaista ei ole voitu valmistaa puhtaana mainittavia määriä.

 Ominaisuus  D2O (Raskas vesi)  HDO (Puoliraskas vesi)  H2O (Tavallinen vesi) Sulamispiste (°C)  3,82  2,04  0,0 Kiehumispiste (°C)  101,42  100,74  100,0Tiheys NTP-olosuhteissa (lämpötila 0 °C, paine 1013 hPa, kg/L)  1,10546    0,99984 Lämpötila, jossa tiheys on suurin (°C)  11,185    3,984 Viskositeetti (lämpötilassa 20 °C, mPa·s)  1,095  1,1248  0,8909 Pintajännitys (lämpötilassa 25 °C, N/m)  0,07187  0,07198  0,07187 Ominaislämpökapasiteetti (0 °C – 100 °C nesteet, kJ/(kg·K)) 4,228   4,1819 Muodostumislämpö (J/mol)  6,343    6,012 Höyrystymislämpö (kJ/mol)  41,521    44,024 pH (lämpötilassa 25 °C)  7,44 (joskus "pD")  7,266 ("pHD")  7,00 Taitekerroin (lämpötilassa 20 °C, 0,5893 μm)  1,32829    1,33286

Lähteet

 Aiheesta muualla 

Luokka:Ydinvoima
Luokka:Vesi
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit