Agua pesada
Agua pesada ( óxido de deuterio ,2
H
2O , D
2O ) es una forma de agua que contiene solo deuterio (2
H o D, también conocido como hidrógeno pesado ) en lugar del isótopo común de hidrógeno-1 (1
H o H, también llamado protio ) que constituye la mayor parte del hidrógeno en el agua normal. [4] La presencia del isótopo de hidrógeno más pesado le da al agua diferentes propiedades nucleares, y el aumento de masa le da propiedades físicas y químicas ligeramente diferentes en comparación con el agua normal.
El deuterio es un isótopo de hidrógeno con un núcleo que contiene un neutrón y un protón ; el núcleo de un átomo de protio (hidrógeno normal) consta de solo un protón. El neutrón adicional hace que un átomo de deuterio sea aproximadamente el doble de pesado que un átomo de protio .
Una molécula de agua pesada tiene dos átomos de deuterio en lugar de los dos átomos de protio del agua "ligera" ordinaria. En realidad, el término agua pesada, tal como lo define el Libro de oro de la IUPAC [5] , también puede referirse al agua en la que una proporción de átomos de hidrógeno superior a la habitual son deuterio en lugar de protio. A modo de comparación, el agua ordinaria (el "agua ordinaria" utilizada para un estándar de deuterio) contiene solo alrededor de 156 átomos de deuterio por millón de átomos de hidrógeno, lo que significa que el 0,0156% de los átomos de hidrógeno son del tipo pesado. Por lo tanto, el agua pesada, tal como la define el Libro de Oro, incluye óxido de hidrógeno-deuterio (HDO) y otras mezclas de D
2O , H
2O , y HDO en los que la proporción de deuterio es superior a la habitual. Por ejemplo, el agua pesada utilizada en los reactores CANDU es una mezcla de agua altamente enriquecida que contiene principalmente óxido de deuterio D
2O , pero también algo de óxido de hidrógeno-deuterio (HDO) y una cantidad menor de óxido de hidrógeno ordinario H
2O . Está enriquecido en un 99,75 % por fracción de átomos de hidrógeno, lo que significa que el 99,75 % de los átomos de hidrógeno son del tipo pesado; sin embargo, el agua pesada en el sentido del Libro Dorado no necesita estar tan enriquecida. Sin embargo, cuando este artículo usa agua pesada, significa D
2O . Sin embargo, el peso de una molécula de agua pesada no es sustancialmente diferente al de una molécula de agua normal, porque aproximadamente el 89% del peso molecular del agua proviene del átomo de oxígeno individual en lugar de los dos átomos de hidrógeno.
El agua pesada no es radiactiva . En su forma pura, tiene una densidad un 11% mayor que el agua, pero por lo demás es física y químicamente similar. Sin embargo, las diversas diferencias en el agua que contiene deuterio (que afectan especialmente a las propiedades biológicas) son mayores que en cualquier otro compuesto sustituido con isótopos común porque el deuterio es único entre los isótopos estables pesados porque es dos veces más pesado que el isótopo más ligero. Esta diferencia aumenta la fuerzade los enlaces hidrógeno-oxígeno del agua, y esto a su vez es suficiente para causar diferencias que son importantes para algunas reacciones bioquímicas. El cuerpo humano contiene naturalmente deuterio equivalente a unos cinco gramos de agua pesada, que es inofensivo. Cuando una gran fracción de agua (> 50%) en los organismos superiores se reemplaza por agua pesada, el resultado es la disfunción celular y la muerte. [6]
