Compuesto · Óxidos no metálicos
Agua pesada (D₂O)
También llamado óxido de deuterio, agua deuterada
Elementos que lo forman
Datos de agua pesada
- Fórmula química
- D₂O
- Masa molar
- 20,028 g/mol
- Punto de fusión
- 3,81 °C
- Punto de ebullición
- 101,42 °C
- Aspecto
- líquido a temperatura ambiente
- Número CAS
- 7789-20-0
Estructura e identificadores de agua pesada
- Nombre IUPAC (internacional)
- deuterated water
- Número CAS
- 7789-20-0
- SMILES
- [2H]O[2H]
- InChIKey
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N
¿Qué es agua pesada?
El agua pesada, también conocida como óxido de deuterio o agua deuterada, es un compuesto químico de fórmula D2O. Se clasifica como un óxido no metálico y es relevante por su uso en reactores nucleares como moderador de neutrones. Su estructura es similar a la del agua normal, pero contiene deuterio, un isótopo del hidrógeno, lo que le confiere propiedades únicas.
Estructura y enlace
El agua pesada tiene una estructura molecular similar a la del agua, con enlaces covalentes entre los átomos de oxígeno y deuterio. La geometría es angular, con un ángulo de enlace cercano a 104.5 grados. Es una molécula polar debido a la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el deuterio, lo que le permite formar puentes de hidrógeno.
Propiedades
Propiedades físicas
El agua pesada es un líquido incoloro e inodoro a temperatura ambiente. Tiene una densidad aproximada de 1.105 g/cm³. Su punto de fusión es de 3.8°C y su punto de ebullición es de 101.4°C. Es completamente miscible en agua.
Propiedades químicas
El agua pesada es químicamente estable y menos reactiva que el agua ligera. No es inflamable ni explosiva. Puede reaccionar con ciertos metales alcalinos y óxidos metálicos. No presenta peligrosidad química significativa bajo condiciones normales de uso.
Cómo se obtiene
El agua pesada se obtiene principalmente mediante el proceso de intercambio isotópico en grandes plantas industriales. Este proceso implica la separación del deuterio del hidrógeno en el agua normal, utilizando técnicas como la destilación fraccionada o el intercambio químico con compuestos de hidrógeno.
Para qué sirve agua pesada
Moderador nuclear
El agua pesada se utiliza en reactores nucleares como moderador de neutrones. Su capacidad para ralentizar los neutrones sin capturarlos es crucial para mantener la reacción en cadena controlada en reactores como el CANDU.
Investigación científica
En investigación, el agua pesada se emplea para estudiar reacciones químicas y biológicas mediante técnicas de espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), debido a sus propiedades isotópicas únicas.
Producción de tritio
El agua pesada es utilizada en la producción de tritio, un isótopo del hidrógeno que se emplea en la fabricación de armas nucleares y en futuras aplicaciones de fusión nuclear.
Seguridad y manejo
El agua pesada no es tóxica en pequeñas cantidades, pero su ingesta en grandes volúmenes puede afectar procesos biológicos debido a la sustitución del hidrógeno normal por deuterio. No presenta peligros significativos en su manipulación, pero se recomienda el uso de guantes y gafas de protección en entornos industriales.
Curiosidades
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El agua pesada fue descubierta en 1932 por el químico estadounidense Harold Urey, quien recibió el Premio Nobel de Química en 1934 por este hallazgo.
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Durante la Segunda Guerra Mundial, el agua pesada fue un recurso estratégico en el desarrollo de armas nucleares, y su producción fue objeto de operaciones de sabotaje.
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El agua pesada es más densa que el agua normal, lo que permite que un cubo de hielo de agua pesada se hunda en agua normal.