ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ВОДЫ

Уважаемый Олег! Пишет Вам большая Ваша поклонница. Мне нравятся Ваши популярные публикации в Интернете по поводу тяжелой воды и эволюции Вселенной, основанной на распространенности изотопов дейтерия.Недавно я участвовала в дискуссии по поводу этой самой тяжелой воды и ее возможных видах. Дискуссия была на литературном конкурсе фантастических рассказов, где большинство авторов не профессионалы, а любители и имеют основные профессии всякие разные. Я тоже участвую там, в качестве писателя-любителя.

Один из рассказов (другого автора) затронул вопрос о тяжелой воде. Его обсмеяли, а я безуспешно пыталась защитить эту работу. Сначала мне попалась Ваша популярная статья с упоминанием возможного числа молекул тяжелой воды (476), если изотопов водорода 7, а кислорода 17. Затем я нашла даже ссылку на научную работу: G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A.H. Wapstra, The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties, 2003.

Прочесть ее мне не составило большого труда. Внимательно изучила табличку с нуклидами, где нашла в подтверждение 7 изотопов водорода и 17 изотопов кислорода. После этого посчитала число молекул воды с учетом сочетаний всех этих изотопов. Если ввести индексы для атомов водорода - первого атома: i={1,7}, второго атома водорода j={1,7} и для атома кислорода k={1,17} в молекуле воды. И расписать эти комбинации молекул таким образом (где индекс i указан явно). (И учтесть, что сочетания ij = ji) Тогда имеем : 1H jH kO, 2H jH kO, 3H jH kO, 4H jH kO, 5H jH kO, 6H jH kO, 7H jH kO , где (Слева от символов химических элементов - верхние индексы)И общее число типов молекул воды получается: 7 17 + 6 17 + 5 17 + 4 17 + 3 17 + 2 17 + 1 17 = 476. Вроде как все совпадает. Может я что-то напутала, не знаю?Однако нашлись специалисты, которые мои аргументы обсмеяли, сказав, что таких изотопов не может быть, потому что их в природе не существует. Может быть, Вы посмотрите на этот диалог (мой ник - maya) mirrorshades.ru/blog/Litc/2306.html#cut(с точки зрения специалиста из области химии, он достаточно забавный). Однако все мои попытки были растоптаны в пыль. Прошу прощения, но местами ответила оппоненту типа, "он сам такой", каюсь, это не лучший выход. Эмоции. Буду Вам признательна, за Ваш ответ.

С уважением и наилучшими пожеланиями, поклонница Ваша и Вашей теории,

Зоя,

_______________

 

Здравствуйте, Зоя.

Большое спасибо за интерес к моим работам по тяжёлой воде. Что же касается изотопного состава воды, признаю, наверное, мои данные устарели. Мне известно лишь 5 изотопных разновидностей водорода, включая 2 стабильных (водород (1Н), дейтерий (2Н)) и 3 радиоактивных (тритий (3Н) и 2 искусственно синтезированных радиоактивных изотопа 4Н и 5Н) и 13 изотопов кислорода, включая 3 стабильных (16O, 17O, 18O) и 10 радиоактивных искусственно синтезированных радиоактивных изотопов кислорода (12O, 13O, 14O, 15O, 19O, 20O, 21O, 22O, 23O, 24O). С учетом этих данных количество изотопных разновидностей воды должно быть 195. Но если учитывать ваши данные, что существует 7 изотопов водорода и 17 изотопов кислорода, то количество возможных вод с различным изотопным составом должно действительно быть 476. Так что вы совершенно правы, осуществив такие точные математические расчеты. Поздравляю Вас! Однако с точки зрения практики, и это имеет место в природе, распад почти всех радиоактивных изотопов водорода и кислорода происходит за секунды или доли секунды (иключением является тритий, период полураспада которого составляет более 12 лет). Более тяжёлые, чем тритий, искусственно полученные радиоактивные изотопы водорода 4H и 5H живут порядка 10 20 с; за это время никакие химические связи просто не успевают образоваться, и, следовательно, молекул воды с такими изотопами в природных условиях не существует. Тяжёлые радиоизотопы кислорода имеют периоды полураспада от нескольких десятков секунд до наносекунд. Поэтому образцы воды с такими изотопным составом в нормальных условиях получить практически невозможно, хотя молекулы таких вод могут быть получены в условиях современных ускорителей изотопов – в синхрофазотронах.

 

Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения, существующие в природе с общей формулой Н2О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды получится всего девять (поскольку существует два стабильных изотопа водорода и три — кислорода):

 

Стабильные:

  • Н216O легкая вода (вода)
  • Н217O
  • Н218O тяжёлокислородная вода
  • HD16O полутяжёлая вода
  • HD17O
  • HD18O-полутяжелокислородная вода
  • D216O тяжёлая вода
  • D217O
  • D218O – тяжёлокислородная вода

Радиоактивные:

  • T216O – тритиевая вода
  • T217O
  • T218O
  • DT16O – полутритиевая вода
  • DT17O
  • DT18O
  • HT16O
  • HT17O
  • HT18O

С учётом наличия трития их число возрастает до 18. Таким образом, в природе кроме обычной, наиболее распространённой в природе «лёгкой» воды 1H216O, в общей сложности существует 8 нерадиоактивных (стабильных) и 9 нерадиоактивных «тяжёлых вод».

С уважением,

О. В. Мосин