Легкая вода методом В.А. Каргополова

Кто-нибудь делал легкую воду методом В.А. Каргополова? Я нашла его патент на изобретение. Но не понятно, как сделать.

________

К сожалению, патента на получение легкой воды В.А. Каргополова я не нашел в патентном поиске. В других источниках содержится информация околонаучного содержания. Так что, если у вас имеется какая-либо информация, описание устройства и чертежи, вы можете выложить их на сайте. Изобретение (если таковое имеется) относится к усовершенствованию метода получения воды замораживанием-оттаиванием путем монтирования специальной т.н. дренажно-эвакуационной трубки, через которую удаляются примеси. Главная проблема, сопровождающая процесс приготовления легкой воды – это примеси в обычной воде тяжелой воды D2O.

Тяжёлая вода по химическому составу представляет собой оксид дейтерия D2O с кислородом природного изотопного состава 16О. Строение молекул D2O такое же, как молекул Н2O, с очень малым различием в значениях длин ковалентных связей и углов между ними.

Молекулярная масса D2O (20,0276 г/моль) на 10% превышает массу Н2O (18,01534, г/моль). Разница в молекулярных массах D2O и Н2O приводит к существенным различиям в физических, химических и биологических свойствах тяжёлой воды (Табл. 1). Тяжёлая вода кипит при 101.440С, замерзает при 3,820С, имеет плотность при 200С 1,10539 г/см3, причём максимум плотности приходится не на 40С, как у обычной воды, а на 11,20С (1,10602 г/см3). Кристаллы D2O имеют такую же структуру, как и обычный лёд; различие в размерах элементарной ячейки очень мало (0,1%). Но они более тяжёлые (0,982 г/см3 при 00С по сравнению с 0,917 г/см3 для обычного льда).

 

Табл. 1. Физические свойства обычной и тяжёлой воды

 

Физические свойства

D2O

H2O

Молекулярная масса (г/моль)

20,0276

18,0153

Плотность при 20 0C (г/см3)

1,1050

0,9982

Температура максимальной плотности, °C

11,24

3,98

Температура замерзания при 1 атм, °C

3,82

0

Температура кипения при 1 атм, °C

101,44

100

Давление пара при 100 °C, мм. рт. ст.

721,60

760,00

Вязкость при 20 °C, сантипуаз

1,247

1,002

 

Тяжёлая вода слабее ионизирована, чем Н2O. Константа ионизации D2O при 298,15 К lgKн = -14,71. Растворимость, а также растворяющая способность D2O, как правило, ниже, чем у Н2O.

В смесях тяжёлой воды с обычной водой с большой скоростью происходит изотопный обмен с образованием НDO: Н2O + D2O = НDO. Поэтому дейтерий при малом содержании присутствует в воде почти полностью в форме НDO, а при высоком – в форме D2O.

В составе природной воды дейтерий образует 6 конфигураций изотопологов - HD16O, HD17O, HD18O, D216O, D217O, D218O, 3 конфигурации образованы изотопологами кислорода - Н216O, Н217O, Н218O. Концентрации изотопологов воды которых варьируют в пределах, зафиксированных в основных стандартах изотопного состава гидросферы Standard Marine Ordinary Water (SMOW) (табл. 2). Массовые концентрации изотопологов в природной воде рассчитаны на основании данных определения их содержания методом инфракрасной спектроскопии.

 

Табл. 2. Рассчитанные массовые концентрации изотопологов в природной воде, соответствующие международному стандарту SMOW

 

Изотополог воды

Молекулярная масса

Содержание, г/кг SMOW

1H216O

18,0106

997,03253636

1HD16O

19,01684

0,32800009

D216O

20,0231

0,00002690

1H217O

19,0148

0,41150907

1HD17O

20,0211

0,00013499

D217O

21,0273

0,00000001

1H218O

20,0148

2,22706373

1HD18O

21,0211

0,00072876

D218O

22,0274

0,00000005

 

 

В природных водах в 1000000 молекул в среднем содержится 997284 молекул 1H216O, 311 молекул 1HD16O, 390 молекул 1H217O, и около 2005 молекул 1H218O.

В поверхностных водах отношение D/(H+D)=(1,32-1,51) .10-4 D/(H+D)=(1,32-1,51) .10-4, в прибрежной морской воде D/(H+D)=(1,55-1,56).10-4 [12]. Для природных вод СНГ чаще всего характерны отрицательные отклонения от SMOW на (1,0 -1,5) .10-5, в отдельных случаях до (6,0-6,7) .10-5, но встречаются и положительные отклонения до 2,0.10-5.

При воздействии воды на биосистемы их реакция изменяется в зависимости от изотопного состава воды. Самые большие изотопные эффекты наблюдается в тяжёлой воде. Эксперименты с тяжёлой водой показали, что клетки животных способны выдерживать до 25-30% D2O, растений 60% D2O, а клетки простейших микроорганизмов способны жить на 90% D2O. Высокие концентрации D2O токсичны для организма. Поэтому необходимо контролировать содержание дейтерия в воде.

К.х.н. О. В. Мосин