ما هي المياه الثقيلة

المياه الثقيلة

تسمى المياه الثقيلة بأكسيد الديوتيريوم (D2O)، إذ يتكون الماء من الديوتيريوم؛ نظير الهيدروجين الذي يمتلك كتلةً مضاعفة لكتلة الهيدروجين العادي، بالإضافة إلى الأكسجين، ويبلغ الوزن الجزيئي للمياه الثقيلة 20 (وهو مجموع ضعف الكتلة الذرية للأديوتيريوم وهي 2 الكتلة الذرية للأكسجين وهي 16)، ويمكن توضيح ذلك بالمعادلة التالية ((2*2) 16)=20، بينما تحتوي المياه العادية على وزن جزيئي يقدر بحوالي 18 (وهو ضعف الكتلة الذرية من الهيدروجين العادي وهي 1 الكتلة الذرية للأكسجين وهي 16)،^[١] وتحتوي المياه الثقيلة على عنصر الهيدروجين الثقيل أو الديوتيريوم (بالإنجليزية: deuterium)، وكل ذرة من الديوتريوم تحتوي على بروتون ونيوترون، كما قد يكون الماء الثقيل أكسيد الديوتريوم D2O، أو أكسيد البروتيوم DHO، وتحدث المياه الثقيلة بشكل طبيعي، ولكنها أقل انتشاراً من المياه العادية.^[٢]

الفرق بين المياه الثقيلة والمياه العادية

تمتاز المياه الثقيلة بأنها أثقل من المياه العادية بنسبة 10%؛ حيث إنّ كتلتها الجزيئية أثقل من الكتلة الجزيئية للمياه العادية،^[٣] وتحتوي المياه العادية التي يتم الحصول عليها من معظم المصادر الطبيعية على ذرة واحدة من الديوتريوم لكل 6.760 ذرة هيدروجين عادية، ويتم إنتاج أكسيد الديوتريوم النقي من خلال عملية التحليل الكهربائي لمئات اللترات من الماء أو بضعة ملليلترات فقط، وقد استمرت هذه العملية بشكل واسع النطاق حتى عام 1943م، لتحلّ محلّها طريقةً أخرى ذات تكلفة منخفضة، مثل عملية التقطير التجزيئي (حيث يتركز الماء الثقيل في بقايا السائل، وذلك لأنه أقل تطايراً من الماء العادي)، ويذكر أنّ المياه الثقيلة أو الديوتيريوم تعدّ مياهاً غير مشعة.^[١]

استخدامات المياه الثقيلة وأضرارها

تستخدم المياه الثقيلة التي يتم إنتاجها كمحرّر للنيوترونات في محطات الطاقة النووية، وكمتتبع النظائر في دراسات العمليات الكيميائية والبيوكيميائية في المختبرات،^[١] ويذكر أنّ المياه الثقيلة ليست آمنةً بشكل كافٍ للشرب، فعلى الرغم من كونها غير مشعة، ولا تسبب التسمّم الإشعاعي؛ إلّا أنّ التفاعلات الكيميائية الحيوية الخاصة بالخلايا تتأثر بالفرق في كتلة ذرات الهيدروجين، وتشكل روابطه، كما أنّ شرب كمية كبيرة من المياه الثقيلة يسبب الشعور بالدوار؛ لأن فرق الكثافة بين الماء الثقيل والماء العادي يغير من كثافة السائل في الأذن الداخلية، ولذلك يجب الحذر من شرب كميات كبيرة من الماء الثقيل، حتى لا يتم إلحاق الأذى والضرر بالنفس.^[٤]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} The Editors of Encyclopædia Britannica, "Heavy water"، www.britannica.com, Retrieved 15-2-2018. Edited.
2. ↑ Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (7-4-2017), "What Is Heavy Water?"، www.thoughtco.com, Retrieved 6-2-2018. Edited.
3. ↑ "30. Heavy Water", www.demoweb.physics.ucla.edu, Retrieved 15-2-2018.
4. ↑ Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (30-12-2017), "Can You Drink Heavy Water?"، www.thoughtco.com, Retrieved 15-2-2018. Edited.