Vivente e morto, luce e acqua pesante

Nel febbraio del 1944, nell'area della valle norvegese di Ryukan, fu lanciata l'operazione di sabotaggio delle forze alleate "Heavy Water", il cui scopo era impedire che la carica atomica venisse creata dalla Germania nazista. La stazione di Wemork, dove è stata effettuata la produzione di materie prime per la ricerca scientifica, è stata fatta saltare in aria. Più tardi si è scoperto che, anche in caso di fallimento dell'operazione, il lavoro per la creazione di una bomba non sarebbe stato ancora possibile per i nazisti. Ma all'inizio del 1944 nessuno lo sapeva ...

Proprietà fisiche e chimiche dell'acqua pesante

Oggi ogni scolaro conosce la formula dell'acqua ordinaria, ma è noto all'umanità solo da poco più di due secoli. Fu scoperto nel 1805 da Gay-Lussac e Humboldt, i quali scoprirono che ogni molecola del fluido più comune sulla Terra era costituita da un atomo di idrogeno e due di ossigeno. 1932 ha integrato questa conoscenza con nuove informazioni. In ogni sorso di tè, caffè e qualsiasi altra bevanda ad eccezione di H2O, tuttavia, c'è un componente piuttosto diverso, caratterizzato dal fatto che il protossido di idrogeno viene sostituito dal deuterio D, l'isotopo pesante di questo elemento chimico della tavola periodica. Al composto fu dato il nome di "acqua pesante". L'averlo ottenuto in un anno da Richard MacDonald e Herbert Lewis nella sua forma pura ha aperto l'opportunità alla ricerca scientifica. Un confronto delle proprietà di luce e acqua pesante ha mostrato che la densità e la viscosità di D2O è maggiore di quella di H2O. Questo è pienamente coerente con i calcoli teorici. La differenza del 10% corrisponde al rapporto tra il peso molecolare del protio (idrogeno leggero) e il deuterio, 18 e 20, rispettivamente. Le temperature di ebollizione e congelamento sono diverse, sono più alte in acqua pesante (rispettivamente 101,42 e +3,8 gradi Celsius).

L'effetto dell'acqua pesante sugli organismi viventi

Nonostante il D2O sia presente in acqua in quantità molto piccole (milionesimi di percento), il suo contenuto influenza l'attività vitale degli organismi. L'acqua pesante è più comune, in cui l'isotopo non è sostituito da due, ma da un atomo di idrogeno, la sua formula è HDO. L'azione di entrambe le specie su metabolismo definito come depressivo, gli animali sperimentali muoiono per insufficienza renale quando utilizzano una miscela di H2O e HDO in un rapporto di 3 a 1. Quando si innaffiano le piante con questo composto, la loro crescita si ferma. Viceversa, minore è la proporzione di acqua pesante, più i processi vitali sono attivi. Un fatto interessante: più vicino ai poli, l'acqua è "più facile".

Applicazione di acqua pesante

L'acqua pesante funge da moderatore veloce di neutroni nelle reazioni termonucleari. Da una massa unitaria di deuterio, l'energia può essere estratta dieci milioni di volte di più rispetto a quando si brucia la stessa quantità di carbone. Ulteriori studi sulla natura degli isotopi hanno rivelato la presenza nell'atmosfera e la possibilità di produzione di laboratorio di acqua superpesante T20, in cui l'idrogeno è sostituito da tritio radioattivo con una massa atomica di 3. Isotopi di idrogeno prodotti artificialmente 4H e 5H possono anche formare acqua superpesante con ossigeno, sono utilizzati in come "atomi etichettati" quando si conducono esperimenti scientifici.