Apa grea este foarte scumpă și rară. Cu toate acestea, dacă puteți găsi o modalitate ieftină și practică de ao obține, atunci domeniul de aplicare al acestei resurse rare se va extinde considerabil. Noi pagini pot fi deschise în chimie, biologie, iar acestea sunt materiale noi, conexiuni necunoscute, forme neașteptate de viață.
Fig. 1.
Moleculele de apă sunt strâns legate între ele și formează o structură moleculară stabilă care rezistă oricăror influențe externe, în special asupra celor termice. (De aceea, pentru a transforma apa în abur, trebuie să aduceți multă căldură). Construcția moleculară a apei este fixată de un cadru special de legături cuantice-mecanice, numit în 1920 de doi chimisti americani, Latimer și Rodebusch, hidrogen. Toate proprietățile anormale ale apei, inclusiv comportamentul neobișnuit în timpul înghețării, sunt explicate în termenii conceptului de legături de hidrogen.
Apa în natură poate fi de mai multe "soiuri". Ordinar sau protonic (H20). Greu sau deuteriu (D20). Superheavy sau tritiu (T2O), dar este aproape inexistent. Apa diferă în funcție de compoziția izotopică a oxigenului. În total, există cel puțin 18 dintre soiurile sale izotopice.
Dacă deschidem robinetul de apă și formați fierbătorul, nu va fi apă omogenă, ci amestecul său. În acest deuterium, "impregnările" vor fi foarte mici - aproximativ 150 de grame pe tonă. Se pare că apa grea este peste tot - în fiecare picătură! Problema este cum să o luați. Acum, în întreaga lume, extracția sa este asociată cu costuri imense de energie și echipamente foarte complexe.
Cu toate acestea, există o presupunere că Pământul este posibilă o astfel de situație naturală unde apa grea și regulată la un moment dat separate unul de altul - D2O din împrăștiate, „dizolvat“ starea devine concentrată. Deci, poate că există depozite de apă grea? Până în prezent, nu există un răspuns definitiv: niciunul dintre cercetători nu sa ocupat anterior de această problemă.
În același timp, se știe că proprietățile fizico-chimice ale D2O sunt destul de diferite de cele ale H2O, satelitul său constant. Astfel, punctul de fierbere al apei grele este de + 101,4 ° C, și se blochează la + 3,81 ° C Densitatea este cu 10% mai mare decât cea obișnuită.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că originea apei grele, aparent, este pur terestru - nu există urme ale acesteia în cosmos. Deuteriul este format din contraum datorită captării unui neutron de către radiația cosmică. Oceanul mondial, ghețarii, umiditatea atmosferică - acestea sunt "fabricile" naturale de apă grea.
Deci, din moment ce există o diferență notabilă în densitate între D2O și H 2 O, este densitatea și starea de agregare și pot servi drept criterii mai sensibile pentru posibile depozite de apă grea - de fapt, aceste criterii sunt legate de temperatura mediului ambiant. Și, după cum știți, mediul este cel mai "contrast" în latitudinile mari ale planetei.
Dar până acum sa creat opinia că apele de latitudini mari sunt slabe în deuteriu. Motivul pentru aceasta a fost rezultatele studiilor de probe de apă și gheață din Marea Lacului Urșilor din Canada și din alte rezervoare din nord. Au existat și fluctuații ale conținutului de deuteriu în anotimpurile anului - în timpul iernii, de exemplu, în râul Columbia este mai puțin decât în vară. Aceste deviații de la normă au fost asociate cu particularitățile distribuției precipitațiilor atmosferice, care, după cum se presupune, "transportă" deuteriu în jurul planetei.
Se pare că niciunul dintre cercetători nu a observat imediat o contradicție ascunsă în această afirmație. Da, precipitațiile atmosferice afectează distribuția deuteriului în rezervoarele planetei, dar ele nu au niciun efect asupra procesului global de formare a deuteriului!
Când toamna Nord vine în râuri începe să se răcească rapid masa de apă care este accelerată sub influența permafrost, simultan asocierea moleculelor H2 O. În sfârșit, vine punctul critic al densității maxime - temperatura apei peste tot sub + 4 ° C Apoi, în zona inferioară în unele zone, gheața subacvatică liberă este înghețată intens.
Spre deosebire de gheața obișnuită, nu are o latură cristalină obișnuită, are o structură diferită. Centrele cristalizării sale sunt diferite: pietre, lemn de pluș și diverse neregularități, care nu sunt neapărat așezate pe fund și asociate cu solul înghețat. Apare gheață slăbită pe râurile adânci, cu un curent calm - laminar.
Submarinul de formare a gheții se termină, de obicei, prin faptul că râurile de gheață plutesc la suprafață, deși în acest moment nu există altă gheață. Gheața subacvatică apare uneori vara. Se pune întrebarea: ce este „apă în apă“, care își schimbă starea fizică, atunci când temperatura constantă a râului este prea mare pentru a transforma în gheață obișnuită H2O, la, după cum spun fizicienii, tranziția de fază?
Se poate presupune că gheața liberă este o concentrație îmbogățită de apă grea. Apropo, dacă este așa, trebuie să vă amintiți că apa grea nu se deosebește de cea normală, dar consumul acesteia în interiorul corpului poate provoca o otrăvire severă. Apropo, locuitorii locali de latitudini mari nu consumă gheață de râu pentru gătit - doar gheață pe lac sau zăpadă.
"Mecanismul" tranziției de fază D2O în râu este foarte asemănător cu cel folosit de chimisti în așa-numitele coloane de cristalizare. Numai în râul nordic "coloana" este întinsă de sute de kilometri și nu este atât de diferită în regimul de temperatură.
Dacă ținem cont de faptul că, prin centrele de cristalizare în râu pentru o perioadă scurtă de timp, există sute de mii de metri cubi de apă, care se transformă în gheață - este înghețat - chiar și o miime de procente, iar acest lucru este suficient pentru a vorbi despre capacitatea apei grele de concentrare, atunci există depozite.
Mai mult, studiile au arătat că ghețarii și gheața de latitudini mari sunt în general mai bogați în izotopi grei decât spălarea cu apă a gheții. De exemplu, în Groenlanda de Sud, în regiunea stației „Dai-3“, anomaliile izotopice identificate în suprafața de gheață, iar originea acestor anomalii nu au fost încă explicate. Prin urmare, se pot întâlni și fulgi de gheață îmbogățiți cu deuteriu. Caz, așa cum se spune, pentru mici - este necesar să găsim aceste încă depozite ipotetice de apă grea.
M. ADJIEV, geograf.