Raskas vesi

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Raskas vesi
Water molecule 3D.svg
Muut nimet dideuteriumoksidi
Ominaisuudet
Molekyylikaava D2O
Moolimassa 20,04 g/mol
Ulkomuoto Läpinäkyvä väritön neste
Sulamispiste 3,82 °C (276,97 K)
Kiehumispiste 101,4 °C, (374,55 K)
Tiheys 1,1056 g/mL, neste (20 °C)
1,0177 g/cm3, kiinteä (sulamispisteessä)
Raskasta vettä ampullissa

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.[1]

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Puhtaan raskaan veden useat ominaisuudet poikkeavat selvästi tavallisen veden ominaisuuksista kuten seuraava taulukko osoittaa.)[2] Puoliraskaalle vedelle, jossa vain toinen vetyatomi on deuteriumia, ei kaikkia tällaisia ominaisuuksia voida ilmoittaa, koska sellaista ei ole voitu valmistaa puhtaana mainittavia määriä.lähde?

Ominaisuus D2O (Raskas vesi) HDO (Puoliraskas vesi) H2O (Tavallinen vesi)
Sulamispiste (°C) 3,82 2,04 0,0
Kiehumispiste (°C) 101,42 100,74 100,0
Tiheys 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))[3] 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Harold Clayton Urey (1893-1981) Columbia University. Viitattu 8.10.2020.
  2. Water Properties (including isotopologues) .lsbu.ac.uk. Viitattu 8.10.2020.
  3. Kervinen, M.; Smolander, J.; Haavisto, A. et al.: ”Mekaniikka ja termodynamiikka”, MAOL-taulukot, s. 78. 1.–4. uudistettu painos. Keuruu/Helsinki: Otavan Kijapaino Oy/Kustannusosakeyhtiö Otava, 2003. ISBN 951-1-16053-2.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]