Raskas vesi

Raskas vesi
Muut nimet	dideuteriumoksidi
PubChem CID	24602
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)
Infobox OK

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.

Ominaisuudet

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

Ominaisuus	D2O (Raskas vesi)	H2O (Tavallinen vesi)
Sulamispiste (°C)	3,82	0,0
Kiehumispiste (°C)	101,4	99,974
Tiheys NTP-olosuhteissa (lämpötila 0 °C, paine 1013 hPa, kg/L)	1,1056	0,9982
Lämpötila, jossa tiheys on suurin (°C)	11,6	4,0
Viskositeetti (lämpötilassa 20 °C, mPa·s)	1,25	1,005
Pintajännitys (lämpötilassa 25 °C, μJ)	7,193	7,197
Muodostumislämpö (J/mol)	6,343	6,012
Höyrystymislämpö (kJ/mol)	45,485	44,024
pH (lämpötilassa 25 °C)	7,41 (joskus "pD")	7,00
Taitekerroin (lämpötilassa 20 °C, 0,5893 μm)	1,32844	1,33335

Vaarallinen elämälle

Raskas vesi, jonka ominaispaino on 1,11 on biologisesti kiintoisa. Tupakansiemenet eivät idä, jos niitä kastellaan raskaalla vedellä. Makean veden pikkueläimet kuolevat siinä nopeasti. Yksisoluiset kestävät paremmin, mutta kuolevat siinä kuitenkin lopulta. Hiiva käy raskaassa vedessä yhdeksän kertaa hitaammin kuin tavallisessa vedessä. Useimmat entsyymit toimivat vain puolella tehollaan.