ОКСИД ДЕЙТЕРИЯ

НОМЕР КАС: 7789-20-0

НОМЕР ЕС: 232-148-9

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФОРМУЛА: D2O (H2O)

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА: 20,028

ИМЯ ИЮПАК: дейтерированная вода

Оксид дейтерия (тяжелая вода, 2H2O, D2O) представляет собой форму воды, которая содержит только дейтерий (2H или D, также известный как тяжелый водород), а не обычный изотоп водорода-1 (1H или H, также называемый протием), который составляет больше всего водорода в обычной воде.
Присутствие более тяжелого изотопа водорода придает воде другие ядерные свойства, а увеличение массы придает ей несколько иные физические и химические свойства по сравнению с обычной водой.
Оксид дейтерия представляет собой дейтерированное соединение и водный

Оксид дейтерия представляет собой стабильную, нерадиоактивную изотопную форму воды, содержащую 2 атома дейтерия (D) и один атом кислорода (2D2O), с активностью мечения ДНК.
При приеме внутрь оксида дейтерия 2H включается в состав дезоксирибозной части ДНК только что разделенных клеток.
Быстро делящиеся клетки, как в случае В-клеточного хронического лимфоцитарного лейкоза (В-ХЛЛ), можно пометить оксидом дейтерия и измерить с помощью газовой хроматографии и/или масс-спектрометрии.

Объяснение:
Дейтерий — изотоп водорода с ядром, содержащим нейтрон и протон; ядро атома протия (обычного водорода) состоит только из протона.
Дополнительный нейтрон делает атом дейтерия примерно в два раза тяжелее атома протия.
Молекула оксида дейтерия имеет два атома дейтерия вместо двух атомов протия обычной «легкой» воды.

На самом деле, термин «оксид дейтерия», определенный в «Золотой книге» ИЮПАК, может также относиться к воде, в которой более высокая, чем обычно, доля атомов водорода приходится на дейтерий, а не протий.
Для сравнения, обычная вода («обычная вода», используемая в качестве стандарта дейтерия) содержит всего около 156 атомов дейтерия на миллион атомов водорода, что означает, что 0,0156% атомов водорода относятся к тяжелому типу.
Таким образом, оксид дейтерия, как определено в Золотой книге, включает оксид водорода и дейтерия (HDO) и другие смеси D2O, H2O и HDO, в которых доля дейтерия выше, чем обычно.
Например, оксид дейтерия, используемый в реакторах CANDU, представляет собой высокообогащенную водную смесь, которая содержит в основном оксид дейтерия D2O, а также некоторое количество оксида водорода-дейтерия (HDO) и небольшое количество обычного оксида водорода H2O.

Оксид дейтерия обогащен фракцией атомов водорода на 99,75%, что означает, что 99,75% атомов водорода относятся к тяжелому типу; однако оксид дейтерия в смысле Золотой книги не обязательно должен быть так сильно обогащен.
Однако там, где в этой статье используется оксид дейтерия, имеется в виду D2O.
Однако вес молекулы оксида дейтерия существенно не отличается от веса обычной молекулы воды, потому что около 89% молекулярного веса воды приходится на один атом кислорода, а не на два атома водорода.

Оксид дейтерия не радиоактивен.
В чистой форме оксид дейтерия имеет плотность примерно на 11% больше, чем вода, но в остальном физически и химически подобен.
Тем не менее, различные различия в воде, содержащей дейтерий (особенно влияющие на биологические свойства), больше, чем в любом другом обычно встречающемся изотопно-замещенном соединении, потому что дейтерий уникален среди тяжелых стабильных изотопов тем, что вдвое тяжелее самого легкого изотопа.

Эта разница увеличивает прочность водородно-кислородных связей воды, и этого, в свою очередь, достаточно, чтобы вызвать различия, важные для некоторых биохимических реакций.
Человеческое тело естественным образом содержит дейтерий, эквивалентный примерно пяти граммам оксида дейтерия, который безвреден.
Когда большая часть воды (> 50%) в высших организмах замещается оксидом дейтерия, результатом является дисфункция клеток и их гибель.

Оксид дейтерия был впервые получен в 1932 году, через несколько месяцев после открытия дейтерия.
С открытием ядерного деления в конце 1938 года и необходимостью в замедлителе нейтронов, который улавливал бы небольшое количество нейтронов, оксид дейтерия стал компонентом ранних исследований в области ядерной энергетики.
С тех пор оксид дейтерия является важным компонентом некоторых типов реакторов, как тех, которые вырабатывают энергию, так и тех, которые предназначены для производства изотопов для ядерного оружия.

Преимущество этих реакторов на оксиде дейтерия состоит в том, что они могут работать на природном уране без использования графитовых замедлителей, которые на этапе вывода из эксплуатации представляют радиологическую опасность и опасность взрыва пыли.
В советской конструкции РБМК с графитовым замедлителем пытались избежать использования обогащенного урана или оксида дейтерия (вместо этого охлаждаемого обычной «легкой» водой), что приводило к положительному коэффициенту пустотности, который был одним из ряда недостатков конструкции реактора, приведших к Чернобыльская катастрофа.
В большинстве современных реакторов в качестве замедлителя используется обогащенный уран с обычной водой.

Физические свойства:
Физические свойства воды и оксида дейтерия различаются в нескольких отношениях.
Оксид дейтерия менее диссоциирован, чем легкая вода при данной температуре, а истинная концентрация ионов D+ меньше, чем ионы  H+ были бы в образце легкой воды при той же температуре.
То же самое верно и для OD- по сравнению с ионами  OH-.
Для оксида дейтерия Kw D2O (25,0 °C) = 1,35 × 10–15, а [D+ ] должен равняться [OD– ] для нейтральной воды.
Таким образом, pKw D2O = p[OD-] + p[D+] = 7,44 + 7,44 = 14,87 (25,0 °C), а p[D+] нейтрального оксида дейтерия при 25,0 °C составляет 7,44.

pD оксида дейтерия обычно измеряется с использованием pH-электродов, дающих (кажущееся) значение pH, или pHa, и при различных температурах истинное кислое значение pD может быть оценено непосредственно из pHa, измеренного pH-метром, так что pD+ = pHa (кажущееся показание из рН-метр) + 0,41.
Электродная поправка для щелочных условий составляет 0,456 для оксида дейтерия.
Щелочная поправка составляет pD+ = pHa (кажущееся показание pH-метра) + 0,456.
Эти поправки немного отличаются от различий p[D+] и p[OD-] равных 0,44 от соответствующих поправок в оксиде дейтерия.

Оксид дейтерия на 10,6% плотнее обычной воды, и физически другие свойства оксида дейтерия можно увидеть без оборудования, если бросить замороженный образец в обычную воду, поскольку он будет тонуть.
Если вода ледяная, то можно наблюдать и более высокую температуру плавления тяжелого льда: он тает при 3,7 °C и, таким образом, не тает в ледяной обычной воде.

В одном из первых экспериментов не сообщалось о «ни малейшей разнице» во вкусе между обычным оксидом и оксидом дейтерия.
Одно исследование пришло к выводу, что оксид дейтерия на вкус «явно слаще» для людей и опосредуется вкусовым рецептором TAS1R2 / TAS1R3.
Крысы, которым был предоставлен выбор между дистиллированной обычной водой и оксидом дейтерия, смогли избежать оксида дейтерия на основе запаха, и он может иметь другой вкус.
Некоторые люди сообщают, что минералы в воде влияют на вкус. калий, придающий жесткой воде сладкий вкус, но помимо содержания минералов в воде есть много факторов, влияющих на восприятие вкуса.

Оксид дейтерия не имеет характерного синего цвета светлой воды; это связано с тем, что гармоники молекулярных колебаний, которые в легкой воде вызывают слабое поглощение в красной части видимого спектра, смещаются в инфракрасную область, и, таким образом, оксид дейтерия не поглощает красный свет.
Физические свойства «чистого» полуоксида дейтерия не указаны, поскольку он нестабилен в жидком состоянии.
В жидком состоянии несколько молекул воды всегда находятся в ионизированном состоянии, что означает, что атомы водорода могут обмениваться между различными атомами кислорода.

Теоретически полуокись дейтерия может быть создана химическим методом [требуется дополнительное объяснение], но она быстро превратится в динамическую смесь 25% легкой воды, 25% оксида дейтерия и 50% полуокиси дейтерия.
Однако, если бы он был получен в газовой фазе и непосредственно осажден в твердом состоянии, полуоксид дейтерия в виде льда мог бы быть стабильным.
Это происходит из-за того, что столкновения между молекулами водяного пара почти полностью пренебрежимо малы в газовой фазе при стандартных температурах, а после кристаллизации столкновения между молекулами полностью прекращаются из-за жесткой решетчатой ​​структуры твердого льда.

Производство:
На Земле дейтерированная вода, HDO, встречается в природе в обычной воде в пропорции примерно 1 молекула на 3200.
Это означает, что 1 из 6400 атомов водорода составляет дейтерий, что составляет 1 часть из 3200 по массе (масса водорода).
HDO можно отделить от обычной воды путем дистилляции или электролиза, а также с помощью различных процессов химического обмена, каждый из которых использует кинетический изотопный эффект.
С частичным обогащением, происходящим также в природных водоемах при определенных условиях испарения.
(Для получения дополнительной информации об изотопном распределении дейтерия в воде см. Венский стандарт средней океанской воды.) Теоретически дейтерий для получения оксида дейтерия может быть получен в ядерном реакторе, но отделение от обычной воды является самым дешевым процессом массового производства.

Разница в массе двух изотопов водорода приводит к разнице в энергии нулевой точки и, следовательно, к небольшой разнице в скорости реакции.
Как только HDO становится значительной долей воды, оксид дейтерия становится более распространенным, поскольку молекулы воды очень часто обмениваются атомами водорода.
Производство чистого оксида дейтерия путем дистилляции или электролиза требует большого каскада перегонных кубов или камер для электролиза и потребляет большое количество энергии, поэтому обычно предпочтительны химические методы.

Наиболее рентабельным процессом производства оксида дейтерия является сульфидный процесс с двойным температурным обменом (известный как сульфидный процесс Гирдлера), разработанный параллельно Карлом-Германном Гейбом и Джеромом С. Спеваком в 1943 году.
В альтернативном процессе, запатентованном Грэмом М. Кейзером, используются лазеры для селективной диссоциации дейтерированных гидрофторуглеродов с образованием фторида дейтерия, который затем можно разделить физическими средствами.
Хотя потребление энергии для этого процесса намного меньше, чем для сульфидного процесса Гирдлера, этот метод в настоящее время неэкономичен из-за затрат на приобретение необходимых гидрофторуглеродов.

ПРИЛОЖЕНИЯ
Ядерный магнитный резонанс:
Оксид дейтерия используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса при использовании воды в качестве растворителя, если интересующим нуклидом является водород.
Это связано с тем, что сигнал от молекул растворителя легкой воды (1H2O) интерферирует с сигналом от интересующей молекулы, растворенной в нем.
Дейтерий имеет другой магнитный момент и поэтому не дает вклада в сигнал 1Н-ЯМР на резонансной частоте водорода-1.

Для некоторых экспериментов может быть желательно идентифицировать лабильные атомы водорода в соединении, то есть атомы водорода, которые могут легко обмениваться на ионы H+ в некоторых положениях молекулы.
При добавлении D2O, иногда называемом встряхиванием D2O, лабильные атомы водорода обмениваются и замещаются атомами дейтерия (2H).
Эти положения в молекуле затем не проявляются в спектре 1H-ЯМР.

Как уже отмечалось, современный коммерческий оксид дейтерия почти повсеместно называется и продается как оксид дейтерия.
Оксид дейтерия чаще всего продается с различной степенью чистоты, от обогащения 98% до обогащения дейтерия 99,75–99,98% (для ядерных реакторов), а иногда и с более высокой изотопной чистотой.

Органическая химия:
Оксид дейтерия часто используется в качестве источника дейтерия для получения специально меченых изотопологов органических соединений.
Например, связи C-H, соседние с кетоновыми карбонильными группами, могут быть заменены связями C-D с использованием кислотного или основного катализа.
Йодид триметилсульфоксония, полученный из диметилсульфоксида и йодистого метила, можно перекристаллизовать из оксида дейтерия, а затем диссоциировать для регенерации йодистого метила и диметилсульфоксида, меченных дейтерием.
В тех случаях, когда предполагается конкретное двойное мечение дейтерием и тритием, исследователь должен знать, что оксид дейтерия, в зависимости от возраста и происхождения, может содержать некоторое количество трития.

Инфракрасная спектроскопия:
Оксид дейтерия часто используется вместо воды при сборе спектров FTIR белков в растворе.
H2O создает прочную полосу, которая перекрывается с областью амида I белков.
Полоса от D2O смещена в сторону от области амида I.

Нейтронный модератор:
Оксид дейтерия используется в некоторых типах ядерных реакторов, где он действует как замедлитель нейтронов для замедления нейтронов, чтобы они с большей вероятностью реагировали с делящимся ураном-235, чем с ураном-238, который захватывает нейтроны без деления.
Реактор CANDU использует эту конструкцию. Легкая вода также действует как замедлитель, но поскольку легкая вода поглощает больше нейтронов, чем оксид дейтерия, реакторы, использующие легкую воду в качестве замедлителя реактора, должны использовать обогащенный уран, а не природный уран, иначе критичность невозможна.
Значительная часть устаревших энергетических реакторов, таких как реакторы РБМК в СССР, была построена с использованием обычной воды для охлаждения, но графита в качестве замедлителя. Однако опасность графита в энергетических реакторах (пожары графита частично привели к Чернобыльской катастрофе) привела к прекращению использования графита в стандартных конструкциях реакторов.

Поскольку они не требуют обогащения урана, реакторы на оксиде дейтерия больше беспокоят с точки зрения распространения ядерного оружия.
Выделение и извлечение плутония может быть относительно быстрым и дешевым способом создания ядерного оружия, поскольку химическое выделение плутония из топлива проще, чем изотопное выделение урана-235 из природного урана.
Среди нынешних и прошлых государств, обладающих ядерным оружием, Израиль, Индия и Северная Корея первыми использовали плутоний из реакторов с замедлителем на основе оксида дейтерия, сжигающих природный уран, а Китай, Южная Африка и Пакистан первыми создали оружие с использованием высокообогащенного урана.

Однако в США первый экспериментальный атомный реактор (1942 г.), а также производственные реакторы Манхэттенского проекта в Хэнфорде, которые производили плутоний для испытаний Тринити и бомб Толстяка, использовали чистые углеродные (графитовые) замедлители нейтронов в сочетании с обычной водой. трубы охлаждения.
Они не работали ни с обогащенным ураном, ни с оксидом дейтерия.
В производстве плутония в России и Великобритании также использовались реакторы с графитовым замедлителем.

Нет никаких доказательств того, что гражданские энергетические реакторы на оксиде дейтерия, такие как конструкции CANDU или Atucha, использовались для производства военных расщепляющихся материалов.
В странах, которые еще не обладают ядерным оружием, ядерный материал на этих объектах находится под гарантиями МАГАТЭ, чтобы воспрепятствовать любому переключению.

Из-за возможности его использования в программах создания ядерного оружия владение или импорт/экспорт больших промышленных количеств оксида дейтерия подлежат государственному контролю в нескольких странах.
Поставщики оксида дейтерия и технологии производства оксида дейтерия, как правило, применяют к оксиду дейтерия меры безопасности и учет материалов, установленные МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии).
(В Австралии Закон о нераспространении ядерного оружия (гарантии) 1987 г.) В США и Канаде непромышленные количества оксида дейтерия (т. е. в диапазоне от грамма до кг) обычно доступны без специальной лицензии через дилеров по поставкам химикатов и коммерческие компании, такие как бывший крупный производитель в мире Онтарио Гидро.

Детектор нейтрино:
Нейтринная обсерватория Садбери (SNO) в Садбери, Онтарио, использует 1000 тонн оксида дейтерия, предоставленного компанией Atomic Energy of Canada Limited.
Детектор нейтрино находится в шахте на глубине 6800 футов (2100 м) для защиты от мюонов, создаваемых космическими лучами.
SNO был построен, чтобы ответить на вопрос, могут ли нейтрино электронного типа, образующиеся в результате синтеза на Солнце (согласно теории, единственный тип, который Солнце должно производить непосредственно), превращаться в другие типы нейтрино на пути к Земной шар.
SNO обнаруживает черенковское излучение в воде от высокоэнергетических электронов, образующихся из нейтрино электронного типа, когда они подвергаются взаимодействиям заряженного тока (CC) с нейтронами в дейтерии, превращая их в протоны и электроны (однако только электроны достаточно быстры, чтобы произвести черенковское излучение для обнаружения).

SNO также обнаруживает события рассеяния электронов нейтрино (ES), когда нейтрино передает энергию электрону, который затем продолжает генерировать черенковское излучение, отличное от излучения, создаваемого событиями CC.
Первая из этих двух реакций вызывается только нейтрино электронного типа, тогда как вторая может быть вызвана всеми ароматами нейтрино.
Использование дейтерия имеет решающее значение для функции SNO, потому что все три «аромата» (типа) нейтрино могут быть обнаружены и в третьем типе реакции, нейтрино-распаде, в котором нейтрино любого типа (электрон, мюон, или тау) рассеивается от ядра дейтерия (дейтрона), передавая достаточно энергии, чтобы разбить слабосвязанный дейтрон на свободный нейтрон и протон посредством взаимодействия нейтрального тока (NC).

Это событие регистрируется, когда свободный нейтрон поглощается 35Cl-, присутствующим в NaCl, преднамеренно растворенном в оксиде дейтерия, что вызывает испускание характерного гамма-излучения захвата.
Таким образом, в этом эксперименте оксид дейтерия обеспечивает не только прозрачную среду, необходимую для получения и визуализации черенковского излучения, но также обеспечивает дейтерий для обнаружения экзотических нейтрино типа мю (μ) и тау (τ), а также непоглощающий замедлитель. среда для защиты свободных нейтронов от этой реакции, пока они не могут быть поглощены легко обнаруживаемым изотопом, активируемым нейтронами.

Оксид дейтерия (D2O), также известный как «тяжелая вода», представляет собой форму воды, которая содержит два атома изотопа 2H или D.
Термин оксид дейтерия также используется для обозначения воды, в которой атомы 2Н замещают лишь часть атомов 1Н.
В этом случае быстрый обмен между двумя изотопами образует в два раза больше «полутяжелых» молекул HDO, чем D2O.

В течение десятилетий D2O был чрезвычайно полезен во многих химических применениях.
Разница между скоростью реакции в растворителе D2O и в H2O часто дает представление о механизме реакции.
Это особенно важно, если вода является одним из реагентов.

В некоторых ядерных реакторах D2O используется для замедления нейтронов, чтобы они реагировали с делящимся ураном-235, а не с неделящимся ураном-238, что устраняет необходимость в обогащении урана.
Оксид дейтерия превосходит H2O для этого использования из-за его ≈6-кратного большего сечения захвата тепловых нейтронов.

Оксид дейтерия, дейтерированный растворитель, является стандартным чистым растворителем для анализа методом ЯМР (ядерно-магнитного резонанса).
Оценены различные термодинамические свойства (такие как частоты межмолекулярных колебаний, энергия водородной связи, свободная энергия, энтальпия и энтропия) жидкого оксида дейтерия.
Приведены константа ионизации для D2O (в диапазоне 5-50°C), значения pK (при 25°C) и изменение энтальпии, энтропии, теплоемкости (для диссоциации D2O).

Применение
Оксид дейтерия можно использовать:
- Для получения трифторуксусной кислоты-d взаимодействием с трифторуксусным ангидридом.
- В качестве дейтерирующего агента для первичных и вторичных спиртов в β-углеродном положении посредством реакции обмена H/D в присутствии рутениевого катализатора.
- Наряду с гексаметилдисиланом в качестве реагента переноса дейтерия для алкинов с образованием (Е)-1,2-дидейтероалкенов в присутствии комплекса палладия.

Оксид дейтерия (тяжелая вода, вода-d2, D2O) использовался в качестве растворителя для растворения внутреннего стандарта и образца во время экспериментов по количественному определению методом ЯМР.
Оксид дейтерия использовался для растворения гексагидрата трис(2,2'-бипиридил)дихлоррутения(II) Ru(bpy)3.

Оксид дейтерия, также известный как «тяжелая вода» или «дейтериевая вода», представляет собой соединение кислорода и тяжелого изотопа водорода, а именно дейтерия.
Оксид дейтерия называют тяжелой водой, потому что его плотность больше, чем H₂O, а его химическая формула D₂O.
Дейтерий содержит в своем ядре нейтрон и протон, что делает его в два раза тяжелее протия (водорода), содержащего только один протон.
Оксид дейтерия представляет собой бесцветную жидкость без запаха при нормальной температуре и давлении.
По сравнению с обычной водой, ее химические характеристики относительно неактивны: удельный вес 1,10775 (25 ℃), температура плавления/замерзания 3,82 ℃ и температура кипения 101,42 ℃.
Прочность водородных связей и степень ассоциации между молекулами оксида дейтерия выше, чем у обычных молекул воды.
Количество произведенного D₂O к 1991 году составило около 30 000 тонн1.
На Земле концентрация D₂O в H₂O составляет 150-200 частей на миллион.
Было высказано предположение, что оксида дейтерия гораздо больше D₂O во льду марсианских полярных шапок.

Чистый оксид дейтерия, D₂O, представляет собой оксид тяжелого стабильного изотопа водорода, дейтерия, обозначаемый символами 2H или D.
Физически и химически она практически идентична обычной «легкой» воде H₂O, однако ее плотность на 10% выше.
Оксид дейтерия — это более высокая плотность, которая дает этому соединению прозвище «тяжелая вода».

Применение D2O в электронной промышленности:
Оптические светоизлучающие диоды (OLED)
Первичный кинетический изотопный эффект водорода/дейтерия дает полезную информацию о механизме деградации материалов OLED. Таким образом, замена лабильных связей C–H в OLED на связи C–D увеличивает срок службы устройства в пять раз без потери эффективности13.

Оптические волокна
В оптических волокнах дейтерий, экстрагированный из D2O и нанесенный на Si, снижает потери на поглощение, сдвигая их в сторону длины волны 1620 нм, что выходит за пределы нормального рабочего диапазона, что увеличивает срок службы и эффективность оптического волокна в несколько раз16.

Другие приложения
Оксид дейтерия обычно используется в процессе электролиза тяжелой воды для производства газообразного дейтерия, необходимого для полупроводниковой промышленности.
Например, замена водорода дейтерием значительно снижает эффекты деградации горячих электронов в металлооксидно-полупроводниковых транзисторах из-за изотопного кинетического эффекта.
Сообщалось об увеличении срока службы транзисторов в 10-50 раз17.
Оксид дейтерия также используется в качестве нерадиоактивного индикатора в гидрологии, экологии, энтомологии, горнодобывающей промышленности и других случаях, когда необходимы исследования по трассировке, но использование радиоактивных изотопов неприменимо18–20.

Вывод
В современных исследованиях D2O дает возможность создать более целостную картину метаболических фенотипов in vivo, обеспечивая уникальную платформу для разработки клинических приложений и новой области персонализированной медицины9.
Оксид дейтерия может поддерживать стабильность вакцин, в том числе вакцины против полиомиелита, в течение длительного времени без охлаждения21.
В сфере высоких технологий и электронной промышленности оксид дейтерия увеличивает срок службы и производительность органических светодиодов, а также увеличивает срок службы и эффективность оптических волокон.
Оксид дейтерия используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Оксид дейтерия, также известный как «тяжелая вода» или «дейтериевая вода», представляет собой молекулу, состоящую из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода.
Оксид дейтерия называют тяжелой водой, потому что его плотность больше, чем H₂O, а его химическая формула D₂O.
Оксид дейтерия используется в фармакологии, где замена H/D увеличивает период полураспада фармацевтического агента, часто благоприятно влияя на фармакокинетику лекарства.

Оксид дейтерия обычно используется в процессе электролиза тяжелой воды для производства газообразного дейтерия, необходимого для полупроводниковой промышленности.
Например, замена водорода дейтерием значительно снижает эффекты деградации горячими электронами в металлооксидно-полупроводниковых транзисторах из-за изотопного кинетического эффекта.

Оксид дейтерия, также называемый «тяжелой водой», имеет химическую формулу D2O.
Атом дейтерия, обозначаемый символом D, является изотопом водорода.
Разница между D2O и «обычной» водой H2O заключается в ядре атома водорода: водород 1H, также называемый протием, имеет только один протон, тогда как дейтерий D, также обозначаемый как 2H, имеет в своем ядре протон и нейтрон.
Дополнительный нейтрон утяжеляет молекулу D2O по сравнению с водной H2O.
Изотоп водорода тритий 3H даже имеет в ядре второй нейтрон.

Молярная масса D2O составляет 20,0276 г/моль.
Плотность оксидов дейтерия выше, чем плотность H2O.
Оксид дейтерия используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), в органической химии, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) и в некоторых типах ядерных реакторов в качестве замедлителя для замедления скорости нейтронов.

Естественное содержание дейтерия составляет 0,015%.
Другими словами, вода содержит 150 частей на миллион дейтерия.
Для производства оксида дейтерия концентрацию дейтерия можно увеличить с помощью дистилляции, электролиза или с помощью так называемого сульфидного процесса Гирдлера, процесса изотопного обмена атомами водорода между H2S и H2O в течение нескольких температурных ступеней.
Обмен дейтерия зависит от температуры.

Высокие температуры усиливают миграцию к H2S, низкие температуры предпочтительно к H2O.
Можно производить обогащенную дейтерием воду с содержанием дейтерия выше 99 %.
Остается вода, обедненная дейтерием.
Оксид дейтерия имеет ту же химическую формулу, что и любая другая вода — H2O — за исключением того, что один или оба атома водорода являются изотопом водорода дейтерия, а не обычным изотопом протия (поэтому тяжелая вода также известна как дейтерированная вода или Д2О).

Физические и химические характеристики:
Оксид дейтерия, также известный как «тяжелая вода», «дейтериевая вода», представляет собой соединение кислорода и тяжелого изотопа водорода, а именно дейтерия, который является наиболее важным соединением дейтерия.
Оксид дейтерия называют тяжелой водой, потому что его плотность тяжелее обычной, а его химическая формула D2O.
Жидкость бесцветная и не имеющая запаха при нормальной температуре и давлении, содержащая изотоп водорода с массой, в два раза превышающей массу обычного водорода.
По сравнению с обычной водой, ее химическая характеристика относительно неактивна: удельный вес 1,10775 (25 ℃), температура плавления 3,82 ℃, температура кипения 101,42 ℃.

Содержание оксида дейтерия в природной воде составляет 1/5000. Отношение дейтерия к водороду в обычной воде составляет 1:6000, а запасы дейтерия в Мертвом или глубоком море относительно богаче.
В природе нет водного происхождения, богатого дейтерием.
Оксид дейтерия внешне похож на обычную воду, но имеет множество других физических характеристик.

Прочность водородных связей и степень ассоциации между молекулами оксида дейтерия больше, чем у обычных молекул воды, а оксид дейтерия имеет более высокую температуру плавления и температуру кипения.
Давление паров оксида дейтерия меньше, чем у обычной воды, что является теоретической основой для обогащения
Оксид дейтерия методом водной дистилляции.

Вязкость оксида дейтерия при 25 ℃ на 2,3% больше, чем у обычной воды, что делает электропроводность электролита в оксиде дейтерия меньше, чем в обычной воде, а удельная индуктивная способность оксида дейтерия меньше, чем у обычной воды.
Растворимость солей в оксиде дейтерия обычно меньше, и при 25 ℃ 1 г воды может растворить 0,3592 г хлорида натрия, в то время как 1 г оксида дейтерия может растворить только 0,3592 г хлорида натрия.
Коэффициент распределения при 25℃ между четыреххлористым углеродом и водой составляет 85:1, а между четыреххлористым углеродом и оксидом дейтерия – 103:1.
Поверхностное натяжение и ионный продукт ([D+7][OD+]=2×10-15) оксида дейтерия меньше, чем у воды, и в той же химической реакции оксид дейтерия реагирует медленнее, чем вода.

Основное использование и функция:
Оксид дейтерия можно использовать в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя в ядерных реакторах деления, а также в химических и биологических исследованиях.
Дейтерий от электролиза оксида дейтерия используется для зарядки водородных бомб.
Оксид дейтерия в основном используется в качестве замедлителя в ядерном реакторе для снижения скорости нейтронов и управления процессом ядерного деления, а также в качестве теплоносителя.
Оксид дейтерия и дейтерий являются ценными индикаторными материалами при изучении химических и физиологических изменений.
Например, разбавленный оксид дейтерия может двигаться от более чем десяти метров до десятков метров в час после орошения деревьев разбавленной водой.
Молекула оксида дейтерия может оставаться в организме человека в среднем 14 дней после измерения содержания дейтерия в моче человека, выпитого большим количеством разбавленной воды.
Дейтерий можно использовать для исследования пищеварения и метаболизма животных и растений вместо обычного водорода.
Концентрированный или чистый оксид дейтерия не может поддерживать жизнь животных и растений, а оксид дейтерия приводит к гибели животных и растений при концентрации 60%.

Метод производства:
Ресурсы оксида дейтерия очень богаты и содержание в морской воде достигает 5·1014 т.
Чистота оксида дейтерия в реакторе должна достигать 99,75%, в то время как концентрация оксида дейтерия в природной воде очень низкая и составляет всего 0,015%. Характеристики производства оксида дейтерия - большие числа разделения, длительное время балансировки, большой объем обработки материала. и потребление энергии.
Стоимость производства оксида дейтерия во многом зависит от стоимости начального обогащения, и выбор метода концентрирования от естественной концентрации до примерно 1% очень важен.
Существует три основных метода производства оксида дейтерия:

Метод дистилляции: использование давления пара, характерного для соединений дейтерия, для обогащения дейтерия.
Основным сырьем являются водород, аммиак, вода и так далее.
Коэффициент перегонки жидкого водорода велик, но низкотемпературная технология и оборудование ограничивают масштабы производства. Дистилляция воды проста и надежна в эксплуатации, но коэффициент разделения слишком мал при большом потреблении энергии.
Коэффициент разделения при перегонке аммиака немного больше, чем у воды, а скрытая теплота мала.
Но ограниченный источник аммиака делает неэкономичным его использование для начального обогащения.

Метод электролиза: коэффициент выделения дейтерия при электролизе составляет около 10.
Это был основной метод получения оксида дейтерия до 1950-х годов, но его нельзя использовать отдельно из-за большого потребления энергии.
Метод химического обмена: как наиболее экономичный в настоящее время способ производства оксида дейтерия, фактический процесс делится на однотемпературный и двухтемпературный метод обмена.
И двухтемпературный обменный процесс с использованием сероводорода и воды в настоящее время является основным методом производства низкоконцентрированного оксида дейтерия в промышленных масштабах.
Кроме того, существуют другие методы, которые все еще находятся в стадии разработки, такие как метод адсорбции-разделения сплава с адсорбцией водорода и метод лазерного разделения.

Сечение дейтерия для захвата тепловых нейтронов очень мало, что делает его полезным в форме оксида дейтерия в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.
Производит значительное уменьшение энергии нейтронов за одно столкновение.
Оксид дейтерия используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Оксид дейтерия также полезен для идентификации лабильных атомов водорода.
В качестве источника дейтерия он используется для приготовления специально меченых изотопологов органических соединений.
Оксид дейтерия часто используется вместо воды при анализе белков в растворе с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR).
Оксид дейтерия находит применение в некоторых типах ядерных реакторов и в производстве трития.

Оксид дейтерия (D2O) представляет собой 100% изотопно-обогащенный растворитель для ЯМР (ядерно-магнитного резонанса). Он широко используется в исследованиях ЯМР высокого разрешения.
Оценены различные термодинамические свойства (такие как частоты межмолекулярных колебаний, энергия водородной связи, свободная энергия, энтальпия и энтропия) жидкого оксида дейтерия.
Приведены константа ионизации для D2O (в диапазоне 5-50°C), значения pK (при 25°C) и изменение энтальпии, энтропии, теплоемкости (для диссоциации D2O).

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДА ДЕЙТЕРИЯ:

-Молекулярный вес: 20,028

-XLogP3-AA: -0,5

-Точная масса: 20.023118175

- Масса моноизотопа: 20,023118175

-Площадь топологической полярной поверхности: 1 Ų

-Цвет: Бесцветный

-Форма: жидкость

-Запах: без запаха

-Точка кипения: 101,42 ° С

-Точка плавления: 3,81 ° С

-Плотность: 1.1044

-Давление пара: 20,6 мм

-Стабильность/срок годности: стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения.

-Вязкость: 1,107 сП

-Поверхностное натяжение: 71,93 дин/см

-Показатель преломления: 1,3283

Оксид дейтерия (оксид дейтерия, 2H2O, D2O) представляет собой форму воды, которая содержит только дейтерий (2H или D, также известный как тяжелый водород), а не обычный изотоп водорода-1 (1H или H, также называемый протием), который составляет больше всего водорода в обычной воде.
Присутствие более тяжелого изотопа водорода придает воде другие ядерные свойства, а увеличение массы придает ей несколько иные физические и химические свойства по сравнению с обычной водой.
Оксид дидейтерия представляет собой дейтерированное соединение и водный
Оксид дейтерия представляет собой стабильную, нерадиоактивную изотопную форму воды, содержащую 2 атома дейтерия (D) и один атом кислорода (2D2O), с активностью мечения ДНК.
При приеме внутрь оксида дейтерия 2H включается в состав дезоксирибозной части ДНК только что разделенных клеток.
Быстро делящиеся клетки, как в случае В-клеточного хронического лимфоцитарного лейкоза (В-ХЛЛ), можно пометить оксидом дейтерия и измерить с помощью газовой хроматографии и/или масс-спектрометрии.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДА ДЕЙТЕРИЯ:

-Количество тяжелых атомов: 1

-Формальное обвинение: 0

-Сложность: 0

-Количество атомов изотопа: 2

-Определенное количество стереоцентров атома: 0

-Неопределенное количество стереоцентров атома: 0

-Определенное количество стереоцентров связи: 0

-Неопределенное количество стереоцентров связи: 0

-Ковалентно-связанные Количество единиц: 1

-Соединение канонизировано: Да

-Количество доноров водородной связи: 1

- Количество акцепторов водородной связи: 1

-Количество вращающихся связей: 0

ХРАНЕНИЕ ОКСИДА ДЕЙТЕРИЯ:

Оксид дейтерия следует хранить в прохладном месте.
Оксид дейтерия следует хранить в сухом месте.
Оксид дейтерия легко хранить, так как он подходит для перевозки по воздуху.

Оксид дейтерия следует хранить в регулярно проветриваемом месте.
Оксид дейтерия следует хранить плотно закрытым.

Оксид дейтерия нельзя хранить вместе с сильными кислотами.
Оксид дейтерия следует хранить под постоянным давлением.

Оксид дейтерия следует хранить при постоянной температуре.
Оксид дейтерия следует хранить в месте, где нет резких перепадов температуры.
Оксид дейтерия следует хранить в защищенном от влаги и сухом месте.

СИНОНИМЫ:

Тяжелая вода
Вода-d2
Дейтерированная вода
Оксид дейтерия [USAN]
Вода тяжелая (D2-O)
Вода, тяжелая
Оксид дейтерия (USAN)
Оксид дидейтерия
Тяжелая вода-d2
Д2О
Тяжелая вода (D2O)
Оксид дейтерия
Оксид дейтерия
Вода (2D)
Оксид дейтерия