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 (T ₂ O или ³ H ₂ O) или супертяжёлой водой.

Распространение в природе

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 испытаний содержание трития в земной атмосфере (в виде тритиевой воды) снизилось до ~ двух десятков килограммов .

Физические свойства

Тритиевая вода — бесцветная жидкость .

T ₂ O (тритиевая вода) по физическим свойствам близка к D ₂ O ( дейтериевой ) и H ₂ O ( протиевой ) воде, однако физические константы плавно изменяются с увеличением массы изотопных молекул .

Для T ₂ O температура плавления составляет 277,64 К ( +4,49 °C ) , температура кипения +101,52 °C , плотность — 1,21459 г/см³ .

ПлотностьT ₂ O значительно больше, чем плотность H ₂ O. T ₂ O также более вязкая, чем D ₂ O. T ₂ O неограниченно смешивается с H ₂ O и D ₂ O . Растворяющая способность тритиевой воды меньше, чем у H ₂ O и D ₂ O .

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

Температура плавления, °C H ₂ O (0,00) D ₂ O(3,82) T ₂ O (4,49).

Температура кипения, °C H ₂ O (99,974)D ₂ O (101,42) T ₂ O (~101,6).

Удельная активность сверхтяжёлой воды T ₂ O, 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 .

Химические свойства

По химическим свойствам тритиевая вода не отличается от H ₂ O и D ₂ O, но все реакции протекают медленнее .

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

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

Из-за собственной радиоактивности T ₂ O имеет высокую коррозионную активность — при спонтанном бета-распаде трития в ³ He происходит выделение атомарного кислорода .

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

Получение

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 T ₂ O получается путем окисления трития при обычной температуре, без катализатора, вследствие бета -распада ( β -распад) .

В лабораторных условиях тритиевую воду получают пропусканием газообразного трития над раскаленным CuO .

Изотопные модификации тритиевой воды

Изотопный обмен T ₂ O с H ₂ O и D ₂ O приводит к образованию различных изотопных модификаций тритиевой воды

• тритий-дейтериевая вода TDO
• тритий-протиевая вода THO

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

Применение

Разновидности тритиевой воды HTO, DTO и Т ₂ О 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 .

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 .

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

Защите от попадания тритиевой воды в организм человека следует уделять повышенное внимание .

См. также

• Изотопный состав воды

Примечания