Опыт лавуазье с водой

ЛАВУАЗЬЕ

В истории химии известно мало имен, с которыми было связано столько важных химических событий, как с именем Антуана Лорана Лавуазье. Сам он сделал сравнительно мало открытий, но обладал весьма редким даром объединять новые факты, открытия других и свои собственные опыты в одно целое. Это был один из самых выдающихся естествоиспытателей, работа которого оказала громадное влияние на развитие не только химии, но и других естественных наук, внеся в них количественные способы исследования и точность. Прекрасный язык, которым излагает Лавуазье свои мысли, простой и образный, где каждое слово вызывает в читателе именно то представление, которое хочет дать автор, стало прообразом того, к чему должен стремиться каждый ученый.

Антуан Лоран Лавуазье родился в 1743 г. Мальчик рос в обществе высокоодаренных людей – родственников и знакомых его отца, занимавших важные служебные посты и привыкших обсуждать в своем кругу разные вопросы науки и общественной жизни. При таких обсуждениях всегда присутствовал и будущий ученый, вскоре обративший на себя внимание своей смышленостью и развитием. Отец его, известный юрист, хотел дать сыну юридическое образование, но, заметив в молодом человеке склонность к математике и естественным наукам, поместил его в колледж Мазарини, в программу которого входили эти науки.
По окончании колледжа Лавуазье поступил в высшее юридическое училище, где получил степень бакалавра прав, а через год – лиценциата прав. Но при этом он не прекращал занятий естественными науками, к которым еще в колледже сильно пристрастился, продолжая изучать их под руководством самых выдающихся ученых своего времени – астронома Николы Луи Лакайля, ботаника Бернара Жюсьё, геолога и минералога Жана Этьена Геттара, ассистентом которого он стал. Особенно же привлекали молодого юриста лекции по химии профессора Гийома Франсуа Руэля. Прекрасно обставленные, сопровождавшиеся многочисленными опытами, лекции эти собирали всегда полную аудиторию. Из записей этих лекций, дошедших до нас в нескольких экземплярах, видно, что Руэль стремился дать слушателям полное представление о состоянии тогдашней химии. Подобно другим химикам той эпохи, он был сторонником теории флогистона и, исходя из нее, объяснял химические явления. В конце концов Лавуазье совершенно забросил юриспруденцию и весь отдался занятиям естествознанием. Исключительная работоспособность и систематичность делали эти занятия весьма продуктивными, он пытался всегда доходить до сути вещей и находить объяснения явлениям.
Наряду с этим Лавуазье живо интересовался вопросами техническими и социально-экономическими. Первое его научное исследование о составе гипса стало в то же время и первым сообщением, сделанным им в 1765 г. в Парижской академии наук. В том же году Лавуазье принял участие в конкурсе, объявленном академией на изыскание лучшего способа уличного освещения Парижа. За свой доклад Лавуазье получил золотую медаль.
Естественно, что вскоре поступило предложение избрать Лавуазье как человека, образованного, умного, энергичного и весьма полезного для науки, в члены Академии наук. Избрание состоялось в 1768 г. Лавуазье впервые присутствовал на заседании академии, где он был избран членом нескольких комиссий. Деятельность его в этих комиссиях отмечена той же методичностью, которая характеризует всю его работу.
Желая улучшить свое материальное положение, Лавуазье в том же году совершил поступок, имевший для него роковые последствия: он сделался одним из откупщиков по внутренним налогам, «генеральным фермером», предварительно очень основательно изучив все, касающееся «Генерального откупа»*. Откупщики брали налоги на откуп от государства, т. е. вносили в казну ежегодно определенную сумму денег, а сами собирали с народа налоги; разница шла в их пользу. Ему были поручены надсмотр над производством табака, надзор над таможенными операциями и другие дела по косвенным налогам. За это дело Лавуазье взялся со свойственной ему энергией и в 1769–1770 гг. много путешествовал по Франции в интересах откупа.
Эти поездки он использовал также для исследования питьевых и иных природных вод. Изучая их, Лавуазье заметил, что даже стократная перегонка не позволяет вполне избавить воду от примесей, растворенных в ней. Предполагая, что источником последних являются применяемые для перегонки сосуды, он в продолжение 100 дней нагревал в стеклянном сосуде воду до 90 °С. Затем путем точного взвешивания он определил потерю веса сосуда и вес выделенных из воды загрязнений: оба веса оказались тождественными. Так Лавуазье опроверг стародавнее мнение, что вода может превращаться в «землю».

А.Л.Лавуазье в лаборатории

Десять лет – с 1771 по 1781 г. – были, пожалуй, самыми плодотворными в научном отношении: в течение их Лавуазье доказал справедливость своей новой теории горения как химического взаимодействия тел с кислородом. Масса обязанностей заставляла Лавуазье методически точно распределять свой день. Часы с 6 до 9 утра и с 7 до 10 вечера были посвящены химии, остальное время дня он отдавал работе в академии, по откупу в разных комиссиях. Один день в неделю целиком был отведен работе в лаборатории; сюда приходили посетители, принимавшие непосредственное участие в обсуждении получаемых результатов.
Приступая к изучению явлений горения и обжигания металлов, Лавуазье писал: «Я предполагаю повторить все сделанное предшественниками, принимая всевозможные меры предосторожности, чтобы объединить уже известное о связанном или освобождающемся воздухе с другими фактами и дать новую теорию. Работы упомянутых авторов, если их рассматривать с этой точки зрения, дают мне отдельные звенья цепи. Но надо сделать очень многие опыты, чтобы получить полную последовательность».
Соответствующие опыты, начатые в октябре 1772 г., были поставлены строго количественно: тщательно взвешивались взятые и полученные вещества. Один из первых результатов опытов – обнаружено увеличение веса при горении серы, фосфора, угля. Затем также тщательно были изучены явления обжигания металлов.
Приведем здесь некоторые данные об опытах, теперь редко упоминаемых, но в свое время вызвавших огромный интерес среди современников, – об опытах сжигания алмазов.
Давно уже было сделано наблюдение, что при достаточно сильном нагревании на воздухе алмазы исчезают бесследно. Лавуазье на опыте доказал, что решающая роль в этом явлении принадлежит воздуху; алмаз, к которому воздух не имеет доступа, не изменяется при той же температуре. Алмаз, сожженный под стеклянным колоколом солнечными лучами, собранными в фокусе зажигательного стекла, дал, как и предполагал Лавуазье, бесцветный газ, образовывавший с известковой водой белый осадок, который вскипал при обливании его кислотой, – это был углекислый газ. Для подтверждения этого был сожжен в тех же условиях кусочек древесного угля. В результате, как и при сожжении алмаза, был получен углекислый газ. Отсюда Лавуазье сделал вывод, что алмаз есть видоизменение угля: оба вещества при горении дают углекислый газ.
Опыты ученого и важнейшие выводы из них описаны им в 1774 г. Мастерское изложение дает убедительные доказательства мнения, что воздух состоит из двух газов, один из которых соединяется с веществами при горении и обжигании. Приходится удивляться, как после этого теория флогистона могла еще удержать за собою неистовых приверженцев. Дальнейшие выводы из этих опытов приведены в статье 1775 г., в которой Лавуазье специально рассмотрел природу образующихся при горении газов, особенно углекислого газа.
Наряду с этими научными работами Лавуазье самым деятельным образом занимался и практическими вопросами, связанными с производством табака, соли и т.д. В 1775 г. он был назначен «главным распорядителем порохов», т. е. инспектором выделки пороха. Он совершенно преобразовал это дело, сосредоточив его, начиная с производства селитры и кончая выделкой пороха, в руках государства. В результате производительность заводов значительно возросла, а стоимость пороха понизилась.

П.С.Лаплас
(1749–1827)

Лавуазье переселился в Арсенал, где устроил себе лабораторию, в которой работал в течение почти всей своей жизни. Эта лаборатория сделалась центром собраний ученых: и французских, и заграничных, принимавших деятельное участие не только в обсуждениях, но и в самих опытах. Обычно здесь до представления доклада Академии наук Лавуазье производил необходимые опыты перед друзьями и знакомыми и вместе с ними обсуждал результаты их в свете своей кислородной теории. Неопровержимо доказав справедливость этой теории, он перенес центр своей научной деятельности в другую область, связанную с прежней: он занялся всесторонним изучением химической стороны дыхания и тех изменений, которые при этом происходят с воздухом.
Он доказал присутствие в выдыхаемом воздухе того же углекислого газа, который образуется при горении. То обстоятельство, что водный раствор этого газа обладает кислыми свойствами, как и растворы продуктов горения серы и фосфора, дало повод Лавуазье считать, что все кислородные соединения — кислоты, что он и выразил в названии «кислород», т. е. образователь кислот. Интересно отметить, что название «углекислота», данное тогда углекислому газу, до сих пор применяется многими, хотя еще более ста лет назад было доказано, что углекислота и углекислый газ — два разных вещества.
В 1785 г. Лавуазье был назначен директором Академии наук и тотчас же приступил к ее преобразованию. С этого времени он еще теснее, чем раньше, связан с академией. Темп химических работ Лавуазье в это время замедлился, но тем не менее из-под его пера вышел ряд важных работ, интересных для практических приложений химии. Из таких приложений упомянем лишь деятельность в комитете по воздухоплаванию, тогда только что зарождавшемуся: первый воздушный шар, наполненный водородом, взлетел в 1783 г.
К 1790 г. было закончено большое исследование о природе теплоты, сделанное ученым совместно с академиком Пьером Симоном Лапласом. В этой работе они показали, как измерять количество теплоты, определять теплоемкость тел; изобретенные ими приборы — калориметры — применяются с этой целью и в настоящее время. От этих работ Лавуазье перешел к изучению возникновения теплоты в животном организме и установил, что теплота есть результат медленного процесса горения, вполне аналогичного горению угля.
Необходимо сказать еще о работах Лавуазье по разложению воды, осуществленному в 1783 г. пропусканием водяного пара над раскаленным железом, и по ее синтезу. Эти работы окончательно доказали сложный состав воды и природу водорода – ее образователя. В связи с полученными им результатами Лавуазье стал более энергично выступать против теории флогистона, теории, которая, конечно, могла существовать только в химии того периода, не применявшей количественных определений.

Лабораторные приборы и аппараты
А.Л.Лавуазье

Всю свою новую химию в окончательном виде Лавуазье опубликовал в 1787—1789 гг. Первая из этих дат – время составления новых названий веществ, названий, указывающих состав тел из образующих их химических элементов по данным химического анализа. Эта первая научная химическая номенклатура имела целью отграничить новую химию от старой – флогистонной. Эта же номенклатура приведена и в «Элементарном курсе химии» (1789).
Первая часть этого замечательного труда посвящена описанию количественных опытов образования и разложения газов, горения простых веществ, образования кислот и солей. Изучив явление брожения, Лавуазье подчеркнул особенность химического взаимодействия следующими словами: «Ничто не творится ни в искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции имеется одинаковое количество материи до и после, что качество и количество начал остались теми же самыми, произошли лишь перемещения, перегруппировки. На этом положении основано все искусство делать опыты в химии. Необходимо предполагать во всех настоящее (полное) равенство между началами исследуемого тела и получаемого из него анализом. Это химическое равенство — математическое выражение равенства веса тела до и после взаимодействия».
Вторая часть курса посвящена простым, не разлагаемым анализом веществам, которые составляют химические элементы. Таковых Лавуазье насчитал 33 (в том числе свет и теплота, причем он указал, что усовершенствование методов анализа может обусловить разложение некоторых элементов). Далее идут образуемые ими взаимные соединения.
Наконец, третья часть курса, посвященная приборам и операциям в химии, иллюстрирована многочисленными гравюрами, сделанными женой Лавуазье.
Лавуазье участвовал в завершении разработки системы мер и весов, предпринятой Академией наук. Эта работа была продолжена в Национальном собрании, которое постановило ввести десятичную систему мер и весов, основанную на длине земного меридиана. Для этого был образован ряд комитетов и комиссий, во главе которых стояли А.Л.Лавуазье, Ж.А.Н.Кондорсе, П.С.Лаплас. Они выполнили порученную им работу, результатом которой и стала метрическая система, применяемая теперь всюду. Это одна из последних научных работ ученого.
«Генеральный откуп» и откупщики давно уже составляли предмет справедливой ненависти народа. Национальное собрание в марте 1791 г. отменило откуп и предложило к 1 января 1794 г. ликвидировать его. С этого времени Лавуазье оставил работу в этом учреждении. Движение против откупщиков продолжало развиваться, и в 1793 г. Конвент постановил арестовать откупщиков и ускорить ликвидацию откупа. Вместе с другими 24 ноября был арестован и Лавуазье.
После разбирательства дела в трибунале 8 мая 1794 г. все откупщики были приговорены к смертной казни, и в тот же день вместе с другими Лавуазье был гильотинирован.

Источник

Опыт лавуазье с водой

Глава 3. Рождающий воду

Алхимики, проводя свои опыты в поисках философского камня, конечно же действовали серной кислотой на металлы, например на железо, и наблюдали выделение какого-то газа. Этот газ горел, а иногда происходили и взрывы (водородно-воздушная смесь, содержащая от 4 до 74% водорода, взрывоопасна). Такие наблюдения вел и Парацельс, и Бойль (вспомните его опыт по собиранию газов), а первое название горючему «воздуху», видимо, было дано известным французским химиком Никола Лемери. В 1675 г. в «Курсе химии» им был описан опыт получения «воздуха» при реакции железа с купоросным маслом (серной кислотой). Поскольку газ хорошо горел, Лемери назвал его «горючим паром».

В период господства теории флогистона часть ученых принимала «горючий пар» за чистый флогистон. Так, М. В. Ломоносов в одной из работ писал, что «при растворении какого-либо неблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах (кислотах — Б. К.) из отверстия склянки вырывается горючий пар, который представляет собой не что иное, как флогистон».

Таким образом, до 1760-х годов ученые и не пытались выделить «горючий пар» в чистом виде, исследовать его физические и химические свойства. Это сделал в 1766 г. знаменитый английский химик и физик Генри Кавендиш.

Он родился в аристократической семье; окончив Кембриджский университет, он оборудовал в Лондоне лабораторию, в которой и работал все последующие годы. Это был очень своеобразный человек: лорд, член Лондонского королевского общества, чрезвычайно богатый, Кавендиш избегал светских приемов и развлечений, встречался лишь с немногими близкими друзьями; почти все свое время он отдавал науке. Круг его научных интересов был чрезвычайно широк-физика, геология, астрономия (он имел даже собственную обсерваторию). Кавендиш был очень требователен к себе, поэтому редко публиковал свои работы и многие из них стали известны лишь после его смерти.

Современникам Кавендиша были более знакомы его исследования по химии. Так, в 1766 г. вышла в свет работа «Опыты с искусственным воздухом», где говорилось о «горючем воздухе». Оказывается, этот газ можно получать, действуя серной или соляной кислотой не только на железо, но и на цинк и олово. Кавендиш изучил некоторые свойства нового газа: он не был пригоден для дыхания, при смешении с воздухом и при поджигании горел и часто взрывался. Он очень легок. Для определения его плотности Кавендиш взвесил колбу с кислотой и цинком до и после опыта, затем определил объем выделившегося «горючего газа» и на основании этих данных вычислил его плотность по воздуху, которая оказалась равной 0,09 (она завышена, так как Кавендиш не мог избавиться от паров воды; по современным данным плотность водорода относительно воздуха 0,0695).

Генри Кавендиш (1731-1810)

Что же представляет собой «горючий газ»? Ученый считал, что это чистый флогистон. Откуда же берется флогистон? Только не из кислот: ведь этот газ выделяется, по мнению Кавендиша, и при гниении овощей (тогда считали, что овощи богаты флогистоном). Но флогистон, как думали в то время, входит и в состав металлов. Значит, «горючий воздух» выделяется из них (?). Реакцию между металлами и кислотами Кавендиш объяснял так: флогистон металлов при растворении их в кислотах, не изменяя своей природы, выделяется, образуя затем «горючий газ». Другими словами, кислоты изгоняют его из металлов так же, как они изгоняют «связанный воздух» из известняка или белой магнезии.

Опыты с «горючим газом» продолжались много лет. Сжигая смесь этого газа с обычным воздухом в герметически закрытом сосуде, Кавендиш заметил, что на стенках сосуда всегда появлялись капельки жидкости. Исследуя жидкость, ученый пришел к выводу, что это чистая вода. Это было в 1781 году.

Шестью годами раньше подобное явление описал французский химик Пьер Макер: он ввел в пламя «горючего газа» фарфоровое блюдце, на котором образовались капельки жидкости. Каково же было удивление Макера, когда он исследовал образовавшуюся жидкость,-это была. вода! Получался какой-то парадокс: вода, гасящая огонь, сама образуется при горении.

Неудивительно, что эти опыты решил проверить Лавуазье. Из одного сосуда в стеклянный колокол поступал кислород, а из другого «горючий воздух». В колоколе смесь газов поджигалась, и происходило горение. 24 июня 1783 г. Лавуазье получил таким способом воду и сообщил о своих опытах в Парижскую Академию наук в ноябре того же года. Он сделал правильный вывод, что вода образуется при соединении «горючего газа» с кислородом и содержит (по массе) 15% первого и 85% второго (современные данные-11,1% и 88,9%).

Кавендиш же опубликовал свой отчет о получении воды только в 1784 г., но он считал, что вода состоит из «дефлогистированного воздуха» (кислорода) и флогистона.

Исходя из того, что «горючий газ» участвует в образовании воды, французский химик Гитон де Морво в 1787 г. предложил назвать его hydrogene (от слов гидровола и геннао — рождаю). Газ стал называться «рождающим воду», водородом.

Академия наук поставила перед Лавуазье практическую задачу-найти дешевый способ получения водорода как самого легкого газа для нужд нарождающегося воздухоплавания. Лавуазье привлек к работе военного инженера, математика и химика Жана Мёнье. В качестве исходного вещества они выбрали воду-вряд ли можно было отыскать сырье дешевле. Зная, что вода — это соединение водорода с кислородом, они пытались найти способ отнять от нее кислород. Для этой цели годились различные восстановители, наиболее же доступным было металлическое железо. Из реторты-кипятильника водяные пары поступали в раскаленный докрасна на жаровне ружейный ствол. Образовавшийся при этом водород собирался в одном приемнике, а непрореагировавшие водяные пары-в другом. Из каждых 100 гран воды получалось 15 гран водорода и 85 гран кислорода.

Эта работа имела и важное теоретическое значение. Она подтвердила ранее сделанные выводы (из опыта по сжиганию водорода в кислороде под колоколом), что вода содержит 15% водорода и 85% кислорода. Кроме того, количественные данные говорили в пользу закона сохранения веса веществ. И практическая цель была достигнута — был разработан дешевый способ получения газа.

Первый воздушный шар, наполненный водородом, сконструировал французский физик Ж. Шарль в 1783 г. Через одиннадцать лет в революционной французской армии, боровшейся с австрийскими интервентами, появились первые военные воздухоплаватели — аэростьеры (главным образом для наблюдения за противником). И хотя летательные аппараты (воздушные шары, аэростаты, дирижабли), наполненные водородом, были очень огнеопасны, вплоть до начала интенсивного развития авиации (первая треть XX в.) водород продолжали использовать в воздухоплавании. Лишь после того, как в 1937 г. загорелся и взорвался в воздухе немецкий дирижабль-гигант «Гинденбург» (при этом 48 человек погибли и десятки людей получили сильные увечья и ожоги), от применения водорода в летательных аппаратах с человеком на борту отказались. Сейчас водородом заполняют лишь научно-исследовательские шары-зонды.

Свойства этого газа описаны в школьном курсе химии, поэтому мы отметим лишь некоторые его особенности. Водород легко проникает в железо и сталь, и они теряют прочность, становятся хрупкими; этот процесс получил название водородной коррозии (от латинского corrodo, что означает разгрызать, разъедать). Водород диффундирует через каучук, резину, фарфор, при 200-300°С он проникает через стенки стеклянных и кварцевых сосудов, а при более высокой температуре проходит сквозь сталь.

При температуре — 252,8°С и давлении выше 1,013 МПа (10 атм) водород превращается в легкую жидкость; впервые ее получил в 1898 г. английский ученый Джеймс Дьюар. Жидкий водород-одно из наиболее эффективных реактивных топлив. Но его пытаются использовать как горючее и для обычных видов транспорта. В 1975 г. сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) создали модель почтового автомобиля, работающего на сжиженном водороде. Легковые автомобили, работающие на смеси водорода с кислородом, проходят испытания в настоящее время и в нашей стране.

Если жидкий водород охладить до — 259°С, он превратится в прозрачные кубические кристаллы голубоватого цвета.

Твердый водород может переходить в. металлическое состояние, для которого характерен определенный тип кристаллической решетки: в узлах ее размещены положительные ионы (протоны), среди которых перемещаются свободные электроны. Такой водород обладает металлической проводимостью.

Теория получения металлического водорода была завершена в 1952 г. советским ученым А. А. Абрикосовым. В феврале 1975 г. появилось сообщение, что группа исследователей под руководством академика Л. Ф. Верещагина в Институте физики высоких давлений АН СССР получила металлический водород. Для этого на алмазные наковальни, охлажденные до 4,2 К, осадили тонкий слой водорода, который подвергли огромному давлению. При 304 ГПа водород перешел в металлическое состояние. Правда, при снижении давления до 101,3 ГПа или повышении температуры металлические свойства исчезают. Если удастся сохранить металлическое состояние при обычных условиях, то это будет отличный сверхпроводник.

Водород широко распространен в природе. В воде на его долю приходится 1/9 часть, а ее запасы на земном шаре оцениваются в 244-1015 тонн. Он входит в состав природных горючих газов, нефти, живых организмов (так, в теле человека его около 10%). Но особенно много водорода в космических телах и межзвездном пространстве; в звездах, например, его в 6 раз больше, чем гелия; в 700 раз больше, чем кислорода, не говоря уже о других элементах. В межзвездном пространстве водорода в десятки и сотни раз больше, чем атомов других элементов, вместе взятых.

Вначале ученые считали, что в природе существует только один вид атомов водорода с атомной массой, равной единице. Но вот в 1932 г. американские физики Г. Юри, Ф. Брикведде и Г. Мэрфи обнаружили атомы, по химическим свойствам похожие на атомы водорода, но тяжелее их вдвое. Это был тяжелый водород — дейтерий (от дейтерос — второй). За его открытие Г. Юри был удостоен в 1934 г. Нобелевской премии.

В том же году Э. Резерфорд вместе с М. Олифантом и П. Хартеком, осуществляя ядерные реакции, получили атомы водорода, которые были втрое тяжелее обычных. Это еще одна разновидность легчайшего элемента-сверхтяжелый водород тритий (от латинского тритиум-третий).

Такие разновидности атомов одного элемента, которые имеют одинаковые химические свойства, но разные атомные массы, называются изотопами (изо-одинаковый, топос — место). В настоящее время известно пять изотопов водорода: обычный, или протий (Н), дейтерий (2Н или D), тритий (3Н или Т), терций (4Н) и квинтий (5Н). Последние три получают искусственным путем, они радиоактивны и крайне неустойчивы. Реакции с участием ядер изотопов водорода (протия и дейтерия) играют исключительную роль в процессах, происходящих в звездах. При этом выделяется огромное количество энергии, в миллионы раз превышающее теплоту обычных химических реакций.

У изотопов водорода заманчивые перспективы: их будут использовать в управляемых термоядерных реакциях; а научившись управлять этими процессами, человечество навсегда избавит себя от энергетического голода.

Из всех соединений водорода наибольшее значение для человека имеет вода. Мы уже знаем, как был установлен ее состав, а также помним опыт Ван-Гельмонта по выращиванию ивы, из которого он сделал вывод, что вода может превращаться в части растений. Представление о способности воды превращаться в твердые вещества было опровергнуто только в XVIII в. опытами Шееле и Лавуазье. Шееле (1768) кипятил дистиллированную воду в течение 12 дней и установил, что осадок получается в результате разъедания стеклянных стенок колбы. В следующем году Лавуазье провел аналогичный опыт, но более длительный и с тщательным взвешиванием. Он определил вес стеклянного герметически закрытого сосуда с водой, затем грел его при 90°С сто суток. После этого сосуд с водой был снова взвешен-вес не изменился. После выпаривания воды осталось 20,4 грана землистого осадка, а вес высушенного прибора уменьшился на 17,4 грана. Лавуазье сделал вывод, что образовавшийся осадок-не продукт превращения воды в землю, а результат растворения стекла при нагревании воды в приборе.

По прошествии почти двух веков был обнаружен новый вид воды — тяжелая. Оказывается, если обыкновенную воду подвергать электролизу, то она разлагается электрическим током, а в остатке концентрируется так называемая тяжелая вода: в состав ее вместо водорода входит дейтерий, формула этой воды D₂O. Ее открыли в 1932 г. Г. Юри и Э. Осборн (США), а в следующем году другие американские ученые, Г. Льюис и Р. Макдональд, проведя длительный электролиз, получили почти чистую тяжелую воду и изучили ее свойства.

Тяжелая вода — бесцветная безвкусная жидкость с плотностью 1,106 г/см 3 и относительной вязкостью (по воде) 1,232. Ее температура кипения + 101,42°С, а температура замерзания + 3,8°С. Она не участвует в биохимических процессах. Опыты на крысах показали, что она не утоляет жажды, животные вскоре погибали. Семена в этой воде не прорастают, а соли растворяются хуже. Если постепенно заменять в молекуле воды протий на дейтерий, то микроорганизмы могут приспособиться к жизни в тяжелой воде, но тогда для них губительной станет обычная вода. Тяжелая вода гигроскопична, она жадно впитывает обычную воду (вода поглощает воду!).

Тяжелая вода применяется в ядерных реакторах. Дело в том, что только «медленные» нейтроны разбивают ядра урана, «быстрые» же нейтроны могут «проскочить мимо» и не вызвать их распада. Чтобы сделать «быстрые» нейтроны более «меткими», их надо «замедлить», для этого их пропускают через тяжелую воду.

В природных водах содержание тяжелой воды неодинаково: в речной воде ее содержится около 150 г на тонну, в ледниках — около 160 г, а в водах Тихого океана — 165 г.

Источник