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Schweres Wasser


Wasser mit Deuterium


Basiswissen


Schweres Wasser (Deuteriumoxid) ist chemisch gesehen Wasser mit der Summenformel D₂O. Von „normalem“ Wasser mit H₂O unterscheidet es sich dadurch, dass die „normalen“ Wasserstoffatome des Protiums (Symbol H) durch schwere Wasserstoffatome des Isotops Deuterium (Symbol D) ersetzt wurden. Seine Dichte liegt bei 1,107 g/cm³. Das ist hier näher erklärt.

Dichte von schwerem Wasser


Wasserstoff H hat nur ein Proton im Atomkern, Deuterium hingegen ein Proton und ein Neutron. Dementsprechend sind Molekülmasse und Dichte des schweren Wassers höher als die gewöhnlichen Wassers, nämlich bei etwa 1,107 Gramm pro Kubikzentimeter. Siehe auch Wasserdichten ↗

Wie stellt man schweres Wasser her?


In natürlich vorkommenden Wasser sind nur wenige Moleküle schweres Wasser vorhanden. Diese Moleküle zersetzen sich bei einer Elektrolys nicht so schnell wie normale Wassermoleküle. Zersetzt man also natürliches Wasser über eine Elektrolyse, dann wird mit der Zeit der Anteil von Molekülen schweren Wassers zunehmen. Man spricht dann von einer Anreicherung. Siehe auch Elektrolyse ↗

Verwendung in Kernkraftwerken


Schweres Wasser ist in manchen Reaktortypen ein sogenanter Moderator. Der Hintegrund ist, dass in einem Atomkraftwerk gespaltene Uran-Atome Neutronen freisetzen. Die freigesetzten Neutronen sollen dann wiederum neue Atomkerne spalten (Kettenreaktion). Die Geschwindigkeit der freigesetzten Neutronen ist aber zu hoch, als dass sie ausreichend viele neue Kerne spalten. Verringert man ihre Geschwindigkeit, dann steigt gleichzeitig damit die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen weiteren Kern spalten können. Diese Verringerung der Neutronengeschwindigkeit nennt man Moderation. Schweres Wasser ist ein besonders gut geeigneter Moderator, da er beim Moderieren weniger Neutronen absorbiert (ist unerwünscht) als normales Wasser. Siehe auch Kernenergie ↗

Was ist halbschweres Wasser?


HDO: ein Atom Protium (H), ein Atom Deuterium (D) und ein Atom Sauerstoff: bei halbschwerem Wasser gibt es nur ein Atom des schwereren Isotops Deuterium in enem Wassermolekül. Es kommt in der Natur sehr viel öfters vor als das echte schwere Wasser. Von etwa 3300 Molekülen Wasser ist ein Molekül halbschwer[1].

Was ist überschweres Wasser?


T₂O: zwei Atome Tritium (zwei Neutronen im Kern) und ein Atom Sauerstoff bilden hier ein Wassermolekül. Die Dichte (bei 20 °C) wird mit 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter angegeben.


Fußnoten