Agua pesada
Agua pesada ( óxido de deuterio ,2
H
2O , D
2O ) es una forma de agua que solo contiene deuterio (2
H o D, también conocido como hidrógeno pesado ) en lugar del isótopo común 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) consiste solo en un protón. El neutrón adicional produce un átomo de deuterio aproximadamente dos veces más 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 se define en el Libro de Oro de la IUPAC [5] , también puede referirse al agua en la que una proporción mayor de lo habitual de átomos de hidrógeno son deuterio en lugar de protio. A modo de comparación, el agua ordinaria (el "agua ordinaria" utilizada para un estándar de deuterio) contiene sólo 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, según la definición del 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 mayor de lo 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 una 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 de Oro 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 del de una molécula de agua normal, porque aproximadamente el 89% del peso molecular del agua proviene de un solo átomo de oxígeno en lugar de los dos átomos de hidrógeno.
El agua pesada no es radiactiva . En su forma pura, tiene una densidad aproximadamente un 11% mayor que el agua, pero por lo demás es física y químicamente similar. No obstante, 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 que se encuentran comúnmente porque el deuterio es único entre los isótopos estables pesados por ser 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]
