Свойства необычной воды

О свойствах тяжелой воды мы уже говорили в самом начале. Продолжим наше знакомство с ней дальше. Чтобы яснее представить себе свойства тяжелой воды, будем сравнивать их со свойствами обычной воды.

Известно, что при замерзании обычной воды, в момент превращения ее в лед, внезапно увеличивается ее объем — и увеличивается довольно значительно, примерно на десять процентов . Поэтому лед имеет меньшую плотность, чем вода. Естественно, что он не тонет, а плавает на поверхности воды.

Если препятствовать увеличению объема воды, то температура ее замерзания понижается. Чтобы заморозить воду под давлением, ее надо охладить ниже нуля градусов. Температура замерзания воды понижается примерно на один градус с увеличением давления на каждые 130 атмосфер. Лед, находящийся под давлением, плавится также при более низкой температуре, чем в обычных условиях.

Та же зависимость температуры плавления от давления, только несколько менее ярко выраженная, наблюдается и у тяжелой воды.

У тяжелой воды большой удельный вес. Может быть, хорошо было бы заполнять такой водой бассейны для плавания? Вспомним, что при купании в море держаться на поверхности воды легче, чем при купании в озере с пресной водой. Морская вода содержит значительное количество растворенных солей. Один литр морской воды весит около 1040 граммов. Если принять объем тела среднего пловца равным 50 литрам, то согласно закону Архимеда потеря в весе погруженного в такую воду тела составит 50×1,04=52 килограмма, а в пресной воде только 50 килограммов. Следовательно, в морской воде пловец теряет в своем весе на два килограмма больше. В тяжелой воде с удельным весом 1,1 потеря в весе будет равна 55 килограммам. Нет сомнений, что держаться на поверхности тяжелой воды будет легче. Начинающим плавать такой бассейн пришелся бы по душе, но пловцы-спортсмены остались бы недовольными. Соревнование по скоростному заплыву не принесло бы им успеха. Тяжелая вода, оказывается, имеет вязкость на 20 с лишним процентов больше вязкости обычной воды. Плыть в ней труднее, чем в пресной или морской воде.

Конечно, никто не станет заполнять тяжелой водой бассейны для плавания. Она имеет другое, гораздо более важное назначение.

Отличие тяжелой воды от обычной можно видеть и на ряде других свойств. Каждая из них по-своему преломляет световые лучи, имеет свои электрические свойства. Чтобы нагреть или испарить одно и тоже количество обычной и тяжелой воды, надо затратить разное количество теплоты; они имеют, как говорят, разную теплоемкость и разную теплоту испарения.

Различные соли растворяются в тяжелой воде, как правило, хуже, чем в обычной воде.

Тяжелая вода не поддерживает жизни животных и растительных организмов; помещенные в нее рыбы погибают, намоченные в ней семена не прорастают.

Одно из самых любопытных свойств тяжелой воды — ее гигроскопичность. Подобно серной кислоте, тяжелая вода жадно поглощает воду: поэтому хранить ее необходимо в хорошо закрытых сосудах.

Итак, до открытия изотопов считалось, что все атомы данного химического элемента во всех отношениях похожи друг на друга. После открытия изотопов стало очевидным, что атомы одного и того же химического элемента могут отличаться своими атомными весами, но по химическим и физическим свойствам они одинаковы, за исключением, конечно, тех свойств, которые обусловлены величиной массы атома, например плотность соответствующих газов, диффузия и некоторые другие. Дальнейшие, более глубокие исследования показали, что изотопы и их химические соединения все же имеют различия в целом ряде свойств. Правда, эти различия невелики. Наиболее ярко выражены они у изотопов водорода. При переходе к другим химическим элементам, с большим атомным весом, различия между изотопами сглаживаются. Но и это небольшое различие в свойствах позволило в настоящее время осуществить выделение отдельных изотопов из их природных смесей.