اب سنگین

آب سنگین. آب سنگین ( به انگلیسی: Heavy water ) معمولاً به اکسید هیدروژن سنگین، D۲O یا ۲H۲O گفته می شود. هیدروژن سنگین یا دوتریوم ( Deuterium ) ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به ۶۴۰۰ از اتم های هیدروژن در طبیعت وجود دارد. در آب سنگین ( با فرمول D۲O ) ایزوتوپ هیدروژن به نام دوتریم ( با نماد اتمی ۲H یا D ) با اکسیژن ترکیب شده است. خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب معمولی یا همان H۲O است. از کاربردهای این آب می توان به استفاده از آن در رآکتورهای هسته ای با سوخت اورانیم، به عنوان مهارگر ( Moderator ) به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمی رآکتور نام برد. [ ۱]
مولکول آب سنگین همانند مولکول آب معمولی، یک مولکول قطبی است و زاویه پیوند در آن کم تر از زاویه چهاروجهی منتظم، یعنی کم تر از ۱۰۹٫۵ درجه است. [ ۲] این مولکول همانند آب معمولی به عنوان یک ماده آمفی پروتیک عمل می کند؛ یعنی می تواند یون هیدروژن بدهد و بگیرد ( در این جا ایزوتوپ دوتریم است که به شکل یون مثبت، مبادله می گردد ) . [ ۳] به دلیل کوچک تر بودن ایزوتوپ دوتریم نسبت به پروتیم ( هیدروژن معمولی ) طول پیوند O - D در آب سنگین اندکی از طول پیوند آب معمولی ( O - H ) کمتر است.
والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبی «مارپیچ» وجود دوتریم را پیش بینی کرد.
هارولد یوری شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال ۱۹۳۴ جایزه نوبل در شیمی گرفت در سال ۱۹۳۱ ایزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.
همچنین در سال ۱۹۳۳، گیلبرت نیوتن لوویس ( Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی ) استاد هارولد یوری توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را به وسیله عمل برق کافت تولید کند.
اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال ۱۹۳۴ توسط دو بیولوژیست به نام های هوسی ( Hevesy ) و هافر ( Hoffer ) صورت گرفت. آن ها آب سنگین را برای آزمایش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، مورد استفاده قرار دادند.
در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه سنگین ( HDO ) است. هنگامی که مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می شود زیرا مولکول های آب هیدروژن های خود را با یکدیگر عوض می کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H۲O یا آب معمولی و یک مولکول D۲O یا آب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش های تقطیر یا الکترولیز به دستگاه های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می کنند.

آب سنگین. آبِ سَنْگین (heavy water)
(یا: اکسید دوتریوم، D۲O) نوعی آب، دارای هیدروژن با ایزوتوپ دوتریوم. جرم_مولکولی نسبی دوتریوم۲۰ و جرم مولکولی نسبی آب معمولی ۱۸ است. خواص شیمیایی آب سنگین دقیقاً مانند آب معمولی است، اما خواص فیزیکی آن ها اندکی متفاوت است. نسبت دوتریوم در آب معمولی برابر با حدود یک قسمت جرم دوتریوم به ۵هزار قسمت جرم هیدروژن است و از طریق آبکافت (الکترولیز)تغلیظ می شود، هرچند آب معمولی با این روش راحت تر از آب سنگین تجزیه می شود. آب سنگین در صنعت هسته ایبه کار می رود، زیرا نوترونهای سریع را کُند می کند و از این طریق، واکنش زنجیریهسته ای مهار می شود.