По логике вещей необходимо было в бесчисленном многообразии химических реакций и физических превращений выявить прежде всего при каких условиях молекулы тяжелой воды D2O и HDO, растворенные в легкой воде, имели бы большие отличия от молекул Н20. Уточним эту мысль другими словами: требовалось установить физико-химические параметры максимальных отличий свойств D2O и HDO от Н20. Только после этого могла бы идти речь о магистральных направлениях технологических решений получения целебной и лечебной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия и трития — реликтовой воды.
Для этого, по-видимому, необходимо было исследовать хорошо изученные химические реакции с участием дейтерия. Приведем несколько примеров.
Фторид дейтерия получают при взаимодействии фторида водорода-протия с иодидом дейтерия — DI.
Судя по значениям энтропии, приведенные обменные реакции близки к равновесным. Особый интерес для нас представляет реакция. Видно, что дейтерий обладает большим химическим сродством к кислороду, чем протиевый водород.
При растворении тяжелой воды D2О в обычной, например, речной или водопроводной воде происходит изотопный обмен.
Поэтому еще раз подчеркнем, что, судя по значению энтропии реакции, весь или почти весь дейтерий в реках, озерах, в морях, океанах, наконец в атмосфере Земли нашей, находится в форме HDO, а не D2O.
В настоящее время достаточно полно изучены свойства тяжелой воды в форме D2O.
Температура кипения тяжелой воды (D2O) при нормальном давлении составляет 101,4°С, т.е. на 1,4° выше, чем у обычной воды.
Температура плавления (замерзания) тяжелой воды равна +3,8°С. Теплота плавления льда тяжелой воды на 5,5% больше, чем для обычной воды и составляет соответственно 1520 и 1436 кал/моль.
Таблица 12
Термодинамические свойства обычной и тяжелой воды.
Количественные показатели отличия воды в форме D2O и H2O.
mso-padding-alt:0cm 2.0pt 0cm 2.0pt’>
Свойства: |
) |
O) |
O |
Температура кипения, °С |
100 |
s101,4 |
1,4 |
Температура замерзания (таяния), °С |
0 |
3,8 |
3,8 |
Теплота плавления льда, кал/моль |
1436 |
1520 |
84 |
Теплота испарения, кал/моль: |
|
|
|
при 100°С, |
9719 |
9927 |
208 |
при 3,82°С |
10702 |
11109 |
407 |
Теплоемкость при 4°С, кал/моль |
18 |
20,13 |
2,13 |
Константа диссоциации при |
1,1 1014 |
1,95 .1015 |
|
Энтропия, кал/град |
45,14 |
47,41 |
2,27 |
В таблице 12 приведены наиболее важные показатели термодинамических свойств обычной и тяжелой воды.
Из таблицы 12 видно, что при замерзании количественный показатель отличия D2О от H2О (3,8/1,4) в 2,7 раза (!) превышает этот показатель при кипении.