Техника - молодёжи 1965-12, страница 12

ЕЩЕ РАЗ

3. ТКАЧЕК, кандидат химических наук

Человек встречается с водой с первого дня своего рождения. И не может прожить без нее: вода — это жизнь! Он возмущается потоками проливного дождя, внезапно обрушивающимися с неба, затихает у берегов разбушевавшегося моря, подавленный величием свободной стихии, настраивается на лирический лад при виде медленно падающих хлопьев снега, любуется просвечивающими на солнце голубовато-зелеными ледниками...

Вода... Она вызывает у человека самые различные эмоции, но люди обычно никогда не задумываются над этим повседневным чудом природы. И если бы их спросили, что они знают о воде, они недоуменно пожали бы плечами: а что, собственно, о ней можно знать? Вода — это вода! Все знают, что вода — это соединение водорода с кислородом— Н₂0, что кипит она при 100° и замерзает при 0°, что может существовать в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом, что она отличный растворитель, что ее плотность принята за эталон.

После того как были изучены основные физико-химические свойства воды, интерес к ней пропал и у специалистов-ученых. Но в 1932 году американским ученым Юри был обнаружен в составе обычного водорода его тяжелый изотоп. Он содержал в своем ядре, кроме протона, еще и нейтрон и получил название дейтерия. Интерес к воде резко повысился. Через два года открыли еще один изотоп водорода. На этот раз с двумя нейтронами в ядре. Он оказался радиоактивным и был назван тритием. Недавно высказано предположение о существовании четвертого и даже пятого изотопов водорода (с тремя и четырьмя нейтронами в ядре), которые тоже должны быть радиоактивными.

Дейтерий, тритий и другие изотопы соответственно вдвое, втрое и т. д. тяжелее, чем протий. Когда вы пьете воду, то даже и не догадываетесь, что входящий в нее кислород тоже бывает трех сортов — с атомными весами 16, 17 и 18. Поэтому у воды может быть до 42 видов молекул. Из них 9 вполне устойчивы. Вот они: _____

Н_аО»в

н₃о»

Н_а0¹⁸

HDO¹⁰ HDO¹⁷ HDO»⁸

D_s0¹⁶ D₃0" D_aO'8

Обычная вода —смесь этих разных молекул, но одних в ней очень много, других ничтожно мало. Например, на

ОТКУДА НА ЗЕМЛЕ ВОДА?

По всем направлениям е космосе мчатся потоки частиц с огромной энергией. В потоках частиц очень много протонов — ядер атомов водорода. Пронизывая верхние слои земной атмосферы, протоны захватывают электроны, превращаются в атомы водорода и немедленно вступают в реакцию с кислородом атмосферы, образуя воду. Расчет показывает, что ежегодно почти полторы тонны такой «космической» воды рождается а высотной части земной атмосферы. Эта вода потом выпадает в виде осадков на Землю.

Если провести подсчет, то получится, что воды, возникшей таким путем за всю историю Земли, как раз хватило бы, чтобы родились все океаны планеты. Значит, вода пришла на Землю из космосаТ Но...

Геохимики не считают воду небесной гостьей. Они убеждены, что она имеет вполне земное происхождение. Породы, слагающие земную мантию, лежащую между центральным ядром Земли и земной корой, под влиянием накапливавшегося тепла радиоактивного распада изотопов местами расплавлялись. Из них выделялись летучие составные части: азот, хлор, соединения углерода, сера, а больше всего — водяные пары.

Сколько воды выбросили при извержениях все вулканы земли эа всю историю планеты? Подсчитали и это. Оказалось, воды тоже вполне хватило бы, чтобы заполнить все океаны.

Вот тут и задумаешься: откуда же все-таки на Земле взялась вода?

КОГДА ОБЫЧНАЯ

каждый атом дейтерия приходится в среднем 6700 атомов протия. Иначе говоря, в одной тонне речной воды, основную часть которой составляет легкая вода Н₂0¹⁶, содержится около 150 г (0,015%) тяжелой воды D₂0¹⁶. Содержание тяжеловодородной воды может заметно колебаться. Так, в тонне океанской воды содержится уже около 165 г тяжелой. По сравнению с равнинными реки ледникового происхождения беднее тяжелой водой; озера—на 15—20 г богаче. Хлопья снега беднее по содержанию дейтерия, чем капли дождя, хотя те и другие падают на нашу землю с неба. Следовательно, дождь, снег, лед, моря, озера и реки различны по своему изотопному составу. Мы остановимся только на так называемой тяжелой воде, получившей наибольшую известность и применение.

Отяжелой воде весь водород заменен на дейтерий. Моле-"кулярный вес тяжелой воды равен 20, он на 2 единицы больше, чем у Н₂0. Ни по цвету, ни по вкусу, ни по запаху она не отличается от обычной воды. Но физические свойства ее несколько иные. Так, например, замерзает она при 3,8°, кипит —при 101,4°. Вот почему природные воды разного происхождения отличаются по изотопному составу. Это результат многократного испарения и конденсации при круговороте воды. Удельный вес тяжелой воды на 10% больше, чем обычной (потому-то она и была названа тяжелой); вязкость — больше на 20%.

При повышении температуры от 0° до 4° объем воды уменьшается. В этом отношении тяжелая вода еще более аномальна, так как имеет максимальную плотность при 11,6°. В тяжелой воде соли растворяются труднее, а растворы хуже проводят ток. Химическая активность окиси дейтерия несколько ниже, чем у обычной воды. Как и обычная вода, она не является горючей или взрывоопасной. Однако по физиологическому воздействию на организм тяжелая вода весьма своеобразное вещество.

В тяжелой воде высокой концентрации (близкой к 100%) не прорастают семена, а микробы, головастики, черви и рыбы погибают. В сильно разбавленной тяжелой воде они развиваются нормально. Иногда небольшие дозы D₂0 оказывали даже стимулирующее действие. Такое влияние тяжелой воды на различные жизненные процессы, по-видимому, объясняется разницей масс водорода. Эта разница сказывается, вероятно, на скоростях движения и диссоциации молекул воды и нарушает нормальный ход процессов обмена в организме.

Именно эти сообщения произвели в свое время наибольшее впечатление. Тяжелую воду поспешили объявить «мертвой водой», а кое-кто заключил, что она сущий яд для живых организмов. Отдельные измерения показали, что в крови животных содержится дейтерия несколько больше, чем в обычной воде. Это послужило поводом к предположениям, что дейтерий накапливается в организме. Больше того, накоплением дейтерия пытались объяснить некоторые заболевания у людей. Да, дейтерий более прочно связывается, например, с азотом, чем водород, и имеет меньшую скорость реакции. Но правомерен ли вывод, что тяжелый изотоп водорода тормозит обмен веществ и приводит к старению?

Хорошо, когда какие-то мысли высказываются в виде предположений. Но вот в журнале «Техника — молодежи» (№5 за 1964 год), а затем в журнале «НТО СССР» (№10 эа 1964 год) появились статьи, где без всяких оговорок объявлено, будто тяжелая вода — «яд для всего живого», даны рецепты, как с ней бороться, и даже предложено техническое решение, как получать «живую воду» (подразумевается «бездейтериевую»).

8