Тяжёлая вода
Цель: Изучение особенностей воздействия тяжелой воды на организм.
Тяжёлая вода имеет ту же химическую формулу, что и обычная, но вместо атомов обычных лёгких изотопов водорода и кислорода в ней содержатся тяжёлые изотопы. Тяжёловодородная вода — изотоп 2H - дейтерий (D), сверхтяжелая вода - 3H тритий (T). В составе обычной воды можно обнаружить и тяжелокислородную воду - с тяжелыми изотопами кислорода 18O и совсем немного в природе 17O.
В природных водах дейтерий преимущественно находится в составе полутяжёлой воды HDO. Лишь очень незначительная часть атомов дейтерия формирует молекулы тяжёлой воды D2O.На один атом дейтерия приходится 6400 атомов протия. В 1 т. речной воды присутствует около 150 г. тяжелой. В океанской воде ее чуть больше: на 1 т. приходится 165 г. Любопытно отметить, что дождевая вода содержит
больше окиси дейтерия, чем снег.
По вязкости тяжелая вода на 20% превосходит обычную воду, а максимальная плотность наблюдается при температуре 11,6° C. Окись дейтерия имеет молекулярную массу 20,027. Удельная масса ее на 10 % выше, чем у обычной воды. Вот почему она и называется тяжелой водой. Важнейшим свойством тяжёлой воды является то, что она практически не поглощает нейтроны, поэтому используется в ядерных реакторах для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя. Она используется также в качестве изотопного индикатора в химии и биологии. По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды; реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной водой.
По химическим свойствам дейтерий идентичен атому водорода и при попадании в организм способен замещать его во всех жизненно важных соединениях, в том числе цепочках РНК и ДНК.
Данные о влиянии тяжелой воды на организм весьма противоречивы. К концу 90-х годов установилось устойчивое представление, что тяжёлая вода несовместима с жизнью и что высокие концентрации тяжёлой воды могут приводить к ингибированию многих жизненно-важных мутаций, включая блокировку митоза в стадии профазы, и даже в некоторых случаях вызывать
спонтанные мутации.
Эксперименты над млекопитающими показали, что замещение 25% водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, более высокие концентрации приводят к замедлению обмена веществ, способствуют старению организма и быстрой его гибели. Случаи долгожительства на Кавказе некоторые исследователи связывают с меньшим количеством окиси дейтерия в горных потоках ледникового и атмосферного происхождения. Возникновение пустынь, исчезновение оазисов и гибель даже целых цивилизаций древности нередко приписывают накоплению окиси дейтерия в питьевой воде.
Но есть и другая теория, что тяжелая вода, в которой вместо водорода содержится дейтерий, прибавляет к жизни, по меньшей мере, десять лет. Эта теория основана на том, что дейтерии - естественный изотоп водорода, – укрепляет связь между клетками организма, что снижает их уязвимость. Вода, обогащенная дейтерием, продлевает жизнь червей на 10%, а мухи-дрозофилы, которых в рамках эксперимента поили «эликсиром жизни», прожили на 30% дольше обычного. Согласно этой теории, полезными также могут оказаться «тяжелые» продукты питания. Такую пищу можно приготовить, либо напрямую добавляя дейтерий в еду,
либо обогащая корма домашних животных.
Объект исследования:
Семена гороха посевного, сорт Амброзия
Область исследования:
Проращивание семян и наблюдение за ростом проростков в воде, обогащенной дейтерием.
Результаты исследования:
1. Всхожесть семян исследуемого образца на % ниже контрольного образца
2. Всходы семян исследуемого образца неровные, более слабые.
Выводы: Тяжелая вода оказывает угнетающее воздействие на прорастание семян и развитие проростка гороха посевного.
Заключение: Противоречивость экспериментальных данных, полученных от разных организмов, может зависеть от индивидуальных особенностей этих организмов. Следовательно, об использовании тяжелой воды, особенно в качестве пищевых добавок, говорить преждевременно.
Автор:
Павлов Александр
Руководители:
Петролай Валентина Сафроновна (учитель химии)
Матвеева Галина Ивановна (учитель биологии)
Более подробно узнать о тяжёлой воде можно изучив исследовательскую работу Александра и его презентацию. Тезисы его доклада размещены в сборнике "XXXIV Всероссийская научно-практическая конференция школьников по химии" - СПбГУ: 2010.
