A água pesada, conhecida também como água deuterada é quimicamente semelhante água normal, sendo formada por 1 átomo de oxigênio e 2 de hidrogênio, porém a diferença esta que o hidrogênio é o isótopo deutério. Lembrando que isótopos são átomos de elementos químicos que apresentam mesmo número atômico (Z), ou seja, mesma quantidade de prótons, porém diferentes números de massa (A). Como estamos falando de mesmo número atômico, isso significa que se referem ao mesmo elemento químico. No caso em questão, falaremos sobre os isótopos de hidrogênio, que são o prótio H1 (abundancia de 99,98%) o deutério H2 (0,015%), que possui um nêutron e o trítio H3 (concentração traço), possui dois nêutrons e é radioativo. Vale ressaltar que todos os três isótopos apresentam 1 elétron em sua constituição.
Essa substância é também conhecida como óxido de deutério de fórmula D2O ou ²H2O, e o termo água pesada está relacionada ao fato de que o isótopo H² tem um núcleo atômico que contém um nêutron, o que aumenta seu número de massa em relação ao isótopo H1 presente na água. É importante não confundir água pesada com água dura, pois elas não são a mesma coisa. Lembre-se que água dura é o termo utilizado para definir água com concentrações elevadas de íons cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg+2) dissolvidos.
O deutério é um isótopo pesado e estável do hidrogênio, é um gás incolor, inodoro e não tóxico, temos a seguir algumas propriedades físico-químicas do isótopo H2
- Símbolo Químico: ²H ou D
- Número atômico: 1
- Massa Molar: 2,014 g.mol-1
- Abundância: 0,02%
- Ponto de Fusão: 19K
- Ponto de Ebulição: 24K
- Densidade: 0,18g.L-1
A água pesada foi isolada pela primeira vez por Gilbert Lewis no ano de 1933 e está presente na água de consumo. Entretanto sua concentração é baixa de cerca de 0,001% (v/v), ou seja, a cada litro (1000 mL) de água normal, existem 0,01 mL de água deuterada.
Embora esteja presente em baixas concentrações, a água pesada tem importante aplicação na captura de neutrinos que são liberados pelo urânio em um reator nuclear. Quando ocorre a fissão dos átomos de urânio, ocorre a liberação de nêutrons, que colidem com outros átomos de urânio e causam sua fissão. O problema é que esses nêutrons têm uma carga de energia muito alta, e precisa ser amenizada, pois se for muito alta, não consegue ser absorvida pelos átomos e para continuar a reação em cadeia. O papel do deutério é diminuir essa energia, e uma aplicação que vem como consequência é que com a energia cedida pelo nêutron do átomo de hidrogênio, a água pesada atinge temperaturas muito altas e pode ser usada para a produção de energia elétrica.
Moléculas de água pesada já foram identificadas no espaço por uma equipe internacional de cientistas, que pretendem usar essa informação para entender o processo de formação das estrelas.
Referencias:
Atkins, P. W.; Jones, Loretta . Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Volume único. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
Kotz, J. C. Química Geral e Reações Químicas. Volume 1, 9ª edição, Cengage Learning, 2015.
Tito e Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume único, parte A,B e C. Editora Saraiva 2005.