Тритиевая вода

Три́тиевая вода́ (сверхтяжёлая вода) — вода, в молекулах которой атомы протия (лёгкого водорода) замещены атомами трития (тяжёлого радиоактивного изотопа водорода). В чистой форме называется оксидом трития (T₂O или ³H₂O) или супертяжёлой водой.

Распространение в природеПравить

Тритиевая вода радиотоксична. Природные осадки: дождь и снег содержат тритиевую воду, как результат естественной наработки трития на Земле путем воздействия космических лучей на ядра азота и кислорода в верхних слоях атмосферы. Изотопные модификации воды, в том числе и тритиевая вода, участвуют в атмосферном водяном цикле. Естественная наработка трития в виде тритиевой воды находится в равновесии с его распадом и составляет не более 7 кг на весь земной шар. К природной составляющей добавляются электростанции, вклад которых в наработку трития в атмосфере составляет ~1/7 от природного, то есть 1 кг. Во второй половине XX века количество трития в природе в виде тритиевой воды возросло до сотен килограмм из-за интенсивных испытаний термоядерного оружия (взрыв водородной бомбы мощностью в одну мегатонну добавляет в окружающую среду ~ 2 кг трития, содержащегося в тритиевой воде). После запрета на испытаний содержание трития в земной атмосфере (в виде тритиевой воды) снизилось до ~ двух десятков килограмм^[1].

Физические свойстваПравить

Тритиевая вода — бесцветная жидкость^[2].

T₂O (тритиевая вода) по физическим свойствам близка к D₂O (дейтериевой) и H₂O (протиевой) воде, однако физические константы плавно изменяются с увеличением массы изотопных молекул^[3].

Для T₂O температура плавления составляет 277,64 К (+4,49 °C)^[3]^[4], температура кипения +101,52 °C,^[3] плотность — 1,21459 г/см³^[5].

ПлотностьT₂O значительно больше, чем плотность H₂O.^[3] T₂O также более вязкая, чем D₂O. T₂O неограниченно смешивается с H₂O и D₂O . Растворяющая способность тритиевой воды меньше, чем у H₂O и D₂O^[2].

С замещением атома водорода на дейтерий и тритий температуры плавления и кипения возрастают^[1]^[6]. На этом свойстве основано разделение различных видов изотопной воды.

Температура плавления, °C H₂O (0,00) D₂O(3,82) T₂O (4,49).

Температура кипения, °C H₂O (99,974)D₂O (101,42) T₂O (~101,6).

Удельная активность сверхтяжёлой воды T₂O, в которой имеется 98 % T_2, очень высока и составляет 2650 Ки/г, поэтому она применяется редко. С уменьшением количества трития в воде её удельная активность падает^[3].

Химические свойстваПравить

По химическим свойствам тритиевая вода не отличается от H₂O и D₂O, но все реакции протекают медленнее^[2].

Любое химическое вещество, растворенное в тритиевой воде, как и она сама, будет подвержено радиолизу^[3].

При получении концентрированного трития приходится учитывать его радиоактивность, поэтому в качестве сырья не используют ни тритиевую воду, ни сероводород, содержащие тритий, из-за радиолиза.^[1]

Из-за собственной радиоактивности T₂O имеет высокую коррозионную активность — при спонтанном бета-распаде трития в ³He происходит выделение атомарного кислорода^[3].

Тритиевая вода, участвуя в метаболизме почти одинаковым образом с обычной водой, обладает высокой радиотоксичностью.

ПолучениеПравить

Тритиевая вода получается естественным путем в атмосфере, а также, как побочный продукт на атомных электростанциях. Поэтому стоит задача, обратная задаче получения тритиевой воды, стоит задача её утилизации, ведь оксид трития T₂O получается путем окисления трития при обычной температуре, без катализатора, вследствие бета -распада ( $\text{[math]}$ β-распад)^[3].

В лабораторных условиях тритиевую воду получают пропусканием газообразного трития над раскаленным CuO^[2].

Изотопные модификации тритиевой водыПравить

Изотопный обмен T₂O с H₂O и D₂O приводит к образованию различных изотопных модификаций тритиевой воды

тритий-дейтериевая вода TDO
тритий-протиевая вода THO^[2]

Тритиевая вода (HTO) в следовых количествах содержится в обычной воде, однако распределение её неравномерно. По стабильным изотопам кислорода ¹⁶O, ¹⁷O и ¹⁸O также существуют изотопные разновидности тритиевой воды.

ПрименениеПравить

Разновидности тритиевой воды HTO, DTO и Т₂О применяются в качестве радиоактивных индикаторов влагонепроницаемости вещества.

Тритиевая вода также применяется как меченое соединение для исследования водного обмена. Кроме того, тритиевая вода используется как исходное вещество для синтеза других производных трития и для изотопного обмена атомов водорода^[7].

Пары тритированной воды уже при комнатной температуре путем изотопного обмена водорода, моментально попадают в организм человека, поэтому тритий в форме тритированной воды в 10 000 раз токсичнее, чем в виде молекулярного водорода^[1].

Следует учитывать пути попадания тритиевой воды в организм человека: дыхательные пути, пища, вода, кожа. Увеличение приема жидкости способствует уменьшению внутреннего облучения^[3].

Защите от попадания тритиевой воды в организм человека следует уделять повышенное внимание^[3].

См. такжеПравить

Изотопный состав воды

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ ⁴ Кандидат химических наук Александр Семёнов, главный эксперт АО «ВНИИНМ». Дейтерий и тритий: водород, да не тот (неопр.). https://www.nkj.ru.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Р.А. Лидин, В.А. Мо- лочко, Л.Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд.. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. Архивная копия от 14 января 2022 на Wayback Machine
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ Беловодский Л.Ф. и др. Тритий (неопр.). http://elib.biblioatom.ru. Энергоатомиздат (1985). Дата обращения: 17 марта 2022. Архивировано 17 марта 2022 года.
↑ http://www.chemport.ru/chemical_substance_1311.html Архивная копия от 26 июля 2012 на Wayback Machine — «Физические величины» под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З., М.:Энергоатомиздат 1991 стр. 297
↑ Тритий // Химическая энциклопедия. — Т. 5. — М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». — 1998.
↑ Water Properties (including isotopologues) (англ.). https://web.archive.org/web/20200223131208/http://www1.lsbu.ac.uk. Дата обращения: 11 марта 2022. Архивировано из оригинала 23 февраля 2020 года.
↑ ТРИТИЕВАЯ ВОДА (рус.). Словарь Онлайн. Дата обращения: 3 июня 2022.

[:0-1] ¹ ² ³ ⁴ Кандидат химических наук Александр Семёнов, главный эксперт АО «ВНИИНМ». Дейтерий и тритий: водород, да не тот (неопр.). https://www.nkj.ru.

[:2-2] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Р.А. Лидин, В.А. Мо- лочко, Л.Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд.. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. Архивная копия от 14 января 2022 на Wayback Machine

[:1-3] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ Беловодский Л.Ф. и др. Тритий (неопр.). http://elib.biblioatom.ru. Энергоатомиздат (1985). Дата обращения: 17 марта 2022. Архивировано 17 марта 2022 года.

[4] ttp://www.chemport.ru/chemical_substance_1311.html Архивная копия от 26 июля 2012 на Wayback Machine — «Физические величины» под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З., М.:Энергоатомиздат 1991 стр. 297

[ХЭ-5] Тритий // Химическая энциклопедия. — Т. 5. — М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». — 1998.

[6] Water Properties (including isotopologues) (англ.). https://web.archive.org/web/20200223131208/http://www1.lsbu.ac.uk. Дата обращения: 11 марта 2022. Архивировано из оригинала 23 февраля 2020 года.

[7] ТРИТИЕВАЯ ВОДА (рус.). Словарь Онлайн. Дата обращения: 3 июня 2022.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]