Три
изотопа водорода нашли в природе ученые. И каждый из них может вступать в
соединение с кислородом. Стало быть, можно говорить о трех сортах воды —
протиевой, дейтериевой и тритиевой: H2O, D2O и T2O.
Но могут быть и «смешанные» воды, когда в
состав молекул входит, скажем, атом протия и атом дейтерия или атом
дейтерия и атом трития. Тогда список вод увеличивается. HDO, HTO и DTO.
Но и кислород, входящий в состав воды,
также представляет собой смесь трех изотопов: кислород-16, кислород-17 и
кислород-18. Самый распространенный из них — первый.
Если мы учтем эти разновидности
кислорода, количество возможных вод увеличится еще на 12. Черпнув кружку
воды из озера или реки, вы, наверное, и не подозреваете, что имеете
дело с восемнадцатью различными сортами воды.
Так что вода, откуда бы мы ее ни взяли, представляет собой смесь различных молекул. От самой легкой — H2O16 до самой тяжелой — T2O18. Химики могут приготовить каждую из восемнадцати вод в чистом виде.
Изотопы водорода заметно различаются по
своим свойствам. А как ведут себя разные сорта вод? Они тоже кое в чем
непохожи друг на друга. Например, отличны их плотности, температуры
замерзания и кипения.
И в то же время содержание различных вод в природе всегда и всюду разное.
Например, в воде, налитой из водопроводного крана, тяжелой дейтериевой воды D2O
содержится 150 граммов на тонну. А в тихоокеанской заметно больше:
около 165 граммов. В тонне льда кавказских ледников тяжелой воды на 7
граммов больше, чем в кубическом метре речной воды. Словом, по своему
изотопному составу вода повсеместно различается. Так происходит потому,
что в природе непрерывно протекает грандиозный процесс изотопного
обмена. Разные изотопы водорода или кислорода в различных условиях
непрерывно замещают друг друга.
Нет ли какого-либо другого природного соединения, у которого насчитывалось бы столь же большое количество разновидностей? Нет.
Конечно, мы имеем дело главным образом с
протиевой водой. Но и прочие воды никак нельзя сбрасывать со счетов.
Кое-какие из них находят широкое применение в практике. Особенно тяжелая
вода D2O. Ее используют в ядерных реакторах для замедления
нейтронов, вызывающих деление урана. Кроме того, ученые пользуются
разными сортами воды в исследованиях по химии изотопов.
Восемнадцать сортов — и не больше?
Оказывается, разновидности вод могут быть куда более многочисленными.
Ведь, кроме природных изотопов кислорода, существуют и радиоактивные,
искусственно приготовленные: кислород-14, кислород-15, кислород-19 и
кислород-20. А недавно увеличилось количество новых водородов: мы уже
говорили о 4Н и 5Н.
Стоит принять во внимание искусственные
изотопы водорода и кислорода, как в перечне всевозможных вод окажется
более сотни наименований. Впрочем, вы сами можете легко подсчитать
точное их количество… |