Разделение тяжелых изотопов дейтерия (D), трития (T) и кислорода (18О) - Статья

РАЗДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ ИЗОТОПОВ ДЕЙТЕРИЯ (D), ТРИТИЯ (T) И КИСЛОРОДА (18О) к.х.н.Эти элементы - водород и кислород - широко распространены как в Космосе, так и на Земле. Водород имеет три природных изотопа: протий 1H, дейтерий 2Н (или D) и тритий 3Н (или Т), последний из которых радиоактивен с периодом полураспада 12, 26 лет. Изотопы различаются массовыми числами, обозначаемые верхними индексами, характеризующими количество тяжелых частиц - нуклонов (протонов и нейтронов) - в ядре У протия в ядре один протон, у дейтерия - один протон и один нейтрон, у трития - один протон и два нейтрона. Кислород стоит на первом месте по числу природных минералов, в живых организмах содержится около 70% кислорода, он входит в состав важнейших природных органических соединений - белков, жиров, аминокислот, а также в состав скелета. В природе известны три изотопных разновидности кислорода: 16О, 17О и 18О (тяжелый), среднее содержание которых составляет соответственно 99, 759; 0, 204 и 0, 037% от общего числа атомов кислорода в природе.В смесях тяжелой воды с обычной водой с большой скоростью происходит изотопный обмен с образованием “полутяжелой” воды (HDO): Н2O D2O = 2HDO. При попадании клетки в тяжелую воду, из нее не только удаляется протонированная вода за счет реакции обмена Н2О-D2О, но и происходит быстрый изотопный (H-D) обмен в гидроксильных (-ОН), сульфгидрильных (-SH) и аминогруппах (-NH2) всех органических соединений, включая белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. Другое важное свойство определяется пространственной структурой тяжелой воды, имеющей тенденцию сближать гидрофобные группы макромолекул, чтобы минимизировать их эффект на водородную (дейтериевую) связь в присутствии молекул тяжелой воды. Так, например, нормальному синтезу и функционированию в тяжелой воде таких важных соединений как нуклеиновые кислоты и белки способствует поддержание их структуры посредством формирования водородных (дейтериевых) связей в молекулах. По теории абсолютных скоростей разрыв С-H-связей может происходить быстрее, чем С-D-связей, подвижность ИОНОВD3O на 28, 5% ниже Н3O , а OD- - на 39, 8% ниже ОН-, константа ионизации тяжелой воды меньше константы ионизации обычной воды [12].В настоящее время существует несколько способов извлечения тяжелых изотопов из воды: изотопный обмен в присутствии палладия и платины, электролиз воды в сочетании с каталитическим изотопным обменом между водой и водородом, колоночная ректификация, вакуумное замораживание холодного пара с последующим оттаиванием и др. В способе получения обедненной дейтерием питьевой воды за счет замораживания-оттаивания льда, получение льда осуществляют замораживанием пара, образующегося из исходной воды при температуре, не превышающей 10 0С, а в процессе оттаивания льда на него дополнительно воздействуют ультрафиолетовым и инфракрасным излучениями и насыщают талую воду газом или смесью газов. Установлено, что при температуре в пределах 1, 9 - 0 0С молекулы воды с дейтерием и тритием в отличие от легкой (протиевой) воды находятся в метастабильно-твердом неактивном состоянии. Кроме того, устройство дополнительно снабжено осушителем кислорода 4, реактором изотопного D2/H2O обмена 5, внешние боковые стенки которых образованы из ионообменных мембран, и кондиционером для воды 11 (рис. При электролизном процессе у воды с пониженным на 60% и выше содержанием дейтерия сохраняются негативные свойства дистиллированной воды (отсутствие минерализации, повышенное содержание растворенных газов, неупорядоченная молекулярная структура воды).Основное действие, оказываемое “легкой” водой на организм - постепенное снижение содержания дейтерия в за счет реакций изотопного Н-D обмена в физиологических жидкостях. Анализ полученных результатов позволяет говорить о том, что очистка организма от тяжелой воды с помощью “легкой” воды позволяет улучшить работу важнейших жизненных систем организма. Учитывая роль воды в организме, рассчитанные изотопные эффекты тяжелой воды и результаты, полученные на легкой воде, можно ожидать, что наибольший эффект может сказаться на регуляторных системах, метаболизме и энергетическом аппарате живой клетки, т.е. именно тех клеточных системах, которые используют высокую подвижность протонов (D) и высокую скорость разрыва водородных H и D-связей.