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
