Тяжелая вода. Опасна ли она для нашего организма?
Наверное, все слышали о том, что вода может быть «тяжелой». А кто-то до сих пор боится несколько раз кипятить воду в чайнике, якобы она постепенно превращается в яд. Давайте разберёмся, чем этот опасный тяжеловесный зверь отличается от обычной воды и развеем главный миф .
Начнём с важного понятия. В природе у химических элементов существуют изотопы — разновидности атомов, которые имеют одинаковый заряд ядра и число протонов, но у этих разновидностей разное количество нейтронов в ядре и следовательно разная масса. Изотопы не отличаются друг от друга с точки зрения химии, то есть вступают в одинаковые реакции, но отличаются с точки зрения физики — у изотопов разные температуры кипения, энергии связи с другими атомами и стабильность — все мы слышали о радиоактивных изотопах, но об этом поговорим в другой раз.
Вернемся к нашей жидкости. Дело в том, что водород, входящий в состав молекулы воды имеет три изотопа, каждый из которых получил собственные названия: H — протий, D — дейтерий и T — тритий (радиоактивен). Ядро самого распространённого изотопа — протия H — состоит из единственного протона. Ядро тяжелого водорода — дейтерия D состоит уже из одного протона и одного нейтрона, то есть его масса почти в два раза больше. Этот эффект разницы в массе особенно заметен только в случае водорода. Радиоактивный тритий мы пока опустим, но по аналогии можно догадаться, что его ядро состоит так же из одного протона, но к нему прибавляется уже два нейтрона, масса увеличивается втрое.
Дейтерий естественным образом встречается в природе, вот только его содержание ничтожно мало — на 6500-9100 атомов привычного протия H приходится всего один атом экзотического дейтерия D.
Тяжёлая вода вместо двух атомов обычного водорода H содержит два атома его тяжёлого изотопа. Формула тяжёлой воды обычно записывается как D₂O. Внешне такая вода выглядит как обычная — бесцветная, без вкуса и запаха. Отличия проявляются на уровне физико-химических свойств: лёд из тяжелой воды тает почти при +4°С, а закипает при +101°С. Также все реакции в среде тяжелой воды протекают ощутимо медленнее. Это является причиной, почему её считают ядовитой.
Да, погибла не одна мышь, которую поили тяжелой водой в лабораторных испытаниях. Когда 25% воды в организме млекопитающего замещалось на тяжелую, животное становилось стерильным, при больших концентрациях — погибало. В испытаниях с человеком установлено, что без особого вреда для здоровья можно выпить три стакана чистой дейтерированной воды, которая выведется из организма через несколько дней.
При длительном кипячении концентрация дейтерия в воде увеличивается, что делает такую воду ядовитой. Численное опровержение этой гипотезы: чтобы повысить естественное содержание дейтерия в воде всего в десять раз нужно выпарить столько тонн вод, что в этом числе будет 30 нулей. Это в сотни миллионов раз больше содержания воды на Земле в целом. Вкус воды если и меняется после кипячения, то не из-за накопления дейтерия, а из-за разрушения различных примесей.
Да и к тому же, если бы можно было так легко синтезировать тяжелую воду, она бы не стоила так дорого. 1 грамм дейтерированной воды стоит 1 евро. Немалая сумма выходит за стаканчик.
