المياه الثقيلة

نبذة عن المياه الثقيلة

المياه الثقيلة تحمل نفس الصيغة الكيميائية للماء العادي فهي تتكون مما يتكون منه الماء العادي وهو ذرة اكسجين واحدة وذرتين هيدروجين ولكن الفرق انها لا تحتوي على النظير العادي للهيدروجين بل انها تحتوي على احد نظائر الهيدروجين وهو الديوتيريوم لذا فيطلق على المياه الثقيلة باسم اكيد الديوتيريوم .

قد يهمك : الطاقة النووية

الوزن الجزيئي للمياه الثقيلة  

يختلف الوزن الجزيئي للماء العادي عن الوزن الجزيئي للميـاه الثقيلة لان الوزن الذري للديوتيريوم يعادل 2 اما الوزن الذري لنظير الهيدروجين العادي فيعادل 1 فيبلغ الوزن الجزيئي للمياه الثقيلة نحو 20 اي انه يساوي ضعف الوزن الذري للديوتيريوم اي 4 بالاضافة الى الوزن الذري للاكسجين وهو 16 فينتج الوزن الذي يساوي 20 اما الوزن الجزيئي للمياه العادية فهو 18 لانه يساوي ضعف الوزن الذري للهيدروجين اي 2 بالاضافة الى الوزن الذري للاكسجين وهو 16 اي مجموعهما 18 .

نسبة المياه الثقيلة في الطبيعة

المياه الثقيـلة تنتج في الطبيعة بشكل طبيعي مثلها مثل المياه العادية ولكنها تتواجد بكميات محدودة فنسبة تواجدها في الطبيعة تصل الى جزئ واحد مقابل عشرين مليون جزئ من الماء العادي بالاضافة الى انها ليس لها اي نشاط اشعاعي.

ما الخطورة الناتجة عن شرب المياه الثقيلة؟

اياك ان تشرب الميـاه الثقيـلة ان في شربها خطورة على صحتك وتسبب اضرار للجسم اذ تحتوي على ذرات الديوتيريوم نتيجة تفاعلها مع العمليات الحيوية داخل جسم الانسان ويتوقف مقدار الضرر على كمية المياه التي تم شربها حيث ان شرب كوب واحد من المياه الثقيلة ضرره اقل بكثير من شرب كميات اكبر فاذا زادت الكمية ادت الى الشعور بدوار فكثافتها اكبر من كثافة الماء العادي لانه يؤثر على السائل الموجود في الاذن فيؤدي الى فقدان التوازن .

خطورة تناول كميات كبيرة من المياه الثقيلة

عندما تتناول كميات كبيرة من الميـاه الثقيلة لفترات زمنية طويلة تسبب خطورة كبيرة على الجسم ومن هذه المخاطر :

• اذا زادت نسبة المياه الثقيلة عن ال 50 في المائة من نسبة المياه الموجودة في جسدك فانها قد تؤدي الى الوفاة .
• اما ان كانت المياه الثقيلة اقل من 20 في المائة من المياه في جسمك فانها لا تسبب تهديدا لحياتك .
• وفي حال زادت نسبة المياه الثقيلة عن 20 في المائة ووصلت الى 25 في المائة فانها قد تسبب العقم للانسان .

استخدامات المياه الثقيلة

للمياه الثقيلة استخدامات كثيرة ومن اهمها :

• تطبيقات الدراسات الحيوية

من خلال المياه الثقيلة يتم تحضير نظائر المركبات العضوية بالاضافة الى انها يمكن من خلالها دراسة آلية بعض العمليات الحيوية مثل التنفس والبناء الضوئي وعند خلط كمية من المياه الثقيلة مع مياه تحتوي على اكسجين ثقيل فانها تساعد في عمليات الايض لدى الانسان والحيوان .

• تطبيقات المفاعلات النووية

تستخدم المياه الثقيلة في انتاج التريتيوم الذي يعتبر احد نظائر الهيدروجين وهو مادة فعالة في تفاعل الاندماج النووي حيث يتم تشكيله عن طريق اندماج النيوترون للديوتيريوم .

تستخدم المياه الثقيلة في رصد المجالات المغناطيسية حول انوية الذرات من خلال التحليل بالرنين المغناطيسي النووي .

تستخدم المياه الثقيلة كمبرد في المفاعلات النووية .

تعمل المياه الثقيلة على ابطاء سرعة النيوترونات في مفاعل الانشطار النووي عن طريق عملية تسمى تهدئة النيوترونات ليضمن حدوث تفاعل انشطاري فعال .

قد يهمك : الذهب الاسود

اين يوجد الماء الثقيل ؟

يوجد الماء الثقيل بنسبة قليلة في مياه البحار والمحيطات على شكل ديوتيريوم وتريتيوم بحوالى 1 جم لكل 30 الف جرام ويوجد الماء الثقيل ايضا في الغاز الطبيعي وفي طبقات الجو العليا بنسب ضئيلة .

كيفية انتاج الماء الثقيل

يتم انتاج الماء الثقيل بعدة طرق ومنها :

• تحليل الماء كهربيا بحيث يصنع المهبط من الفولاذ ويفصل بحواجز لتفادى خلط الهيدروجين والاكسجين .
• عن طريق التقطير الجزئي للماء.
• عن طريق التقطير للهيدروجين حيث يكون التقطير على مرحلتين اولهما الاساسي والاخر الثانوي بحيث تبلغ درجة الحرارة 250 درجة تحت الصفر.
• عن طريق معالجة الغاز الطبيعي .
• عن طريق التقطير للامونيا في درجة 175 تحت الصفر .
• عن طريق التبادل الايوني بين الهيدروجين والماء عن طريق ابراج امتصاص متعاكسة .