מדענים מסין מדווחים על פיתוחה של שיטה חסכונית יותר וידידותית לסביבה יותר להפקת מי-שתייה מופחתי-דאוטריום , מים שעל-פי דיווחים מדעיים שונים עשויים להיות בריאים יותר
מדענים מסין מדווחים על פיתוחה של שיטה חסכונית יותר וידידותית לסביבה יותר להפקת מי-שתייה מופחתי-דאוטריום , מים שעל-פי דיווחים מדעיים שונים עשויים להיות בריאים יותר.
המאמר המתאר את השיטה פורסם בכתב-העת המדעי Industrial & Engineering Chemistry Research.
שני החוקרים הסיניים מציינים כי מים טבעיים, המוכרים בנוסחתם הכימית כ- H2O, הם בעצם תערובת של H2O וכמויות זעירות של D2O – כ- 150 חלקים למיליון, או מספר טיפות בליטר H2O. מים מופחתי-דאוטריום מכילים לרוב 125 חלקים למיליון. הסימול D משמעו דאוטריום (deuterium, הערך בוויקיפדיה), איזוטופ או צורה אחרת של אטום המימן המכונה לעיתים תכופות “מימן כבד”. החוקרים מצטטים ראיות הולכות ומצטברות כי מים בעלי רמות גבוהות של דאוטריום עלולים להיות בעלי השפעות בריאותיות שליליות בקרב בע”ח וצמחים, בעוד שמים מופחתי-דאוטריום עשויים להיות שימושיים בטיפול במספר מחלות. שיטות קיימות להפחתת דאוטריום ממים נוטות להיות יקרות, בלתי-יעילות או מזיקות לסביבה.
החוקרים הסינים מתארים שיטה חדשה שתוכל לסייע בהתגברות על חסרונות אלו ואשר תוכל להוות בסיס לשיטת ההפקה התעשייתית הראשונה של מים מופחתי-דאוטריום . בשיטה מעורב זרז פלטינה אשר מרחיק באופן מהיר ויעיל את אטומי הדאוטריום מהמים באמצעות שילוב של טמפרטורות קרות וחמות. בניסויים שנערכו במעבדה, השיטה החדשה הצליחה להפחית את כמות הדאוטריום במים מרמה של 145 חלקים למיליון לרמה של 125 חלקים למיליון. המים המתקבלים מתאימים לשמש כמי-שתייה, מסבירים החוקרים, וניתן יהיה להפיקם בכמויות גדולות ובאופן חסכוני.
30 תגובות
תם,
אני לא יודע מה עושים הסינים אבל היתוך קר (מה שמנסים לבצע בעומר) הוא שטות מוחלטת. היתוך קר נוגד את חוקי הפיסיקה הגרעינית כפי שהם מוכרים לנו. פליישמן ופונס שיצאו בהכרזה על ביצוע היתוך קר בעצם הפרו את העקרון הבסיסי שעל כל מדען לקיים לפי אמרתו של הפיסיקאי הנודע ריצ’ארד פיינמן ” הדבר החשוב ביותר למדען הוא להמנע מלרמות את עצמו כי אתה הוא האדם שהכי קל לרמות אותו” (אני מתנצל מראש על הציטוט הלא מדוייק).
שאלת תם,
התהליך הסיני המוצג הוא זרז פלטינה ה”מרחיק” את הדאוטריום באופן מהיר, פלטינה היא אכן קטליזטור נפוץ, אבל לאן “מתרחקים” אטומי הדאוטריום? אם נוצר גז D2 שמבעבע החוצה אז אולי זו דווקא דרך זולה לייצר D2…
או שאולי דווקא נוצרת אנרגיה, כמו שמנסים לעשות במעבדות ליד עומר http://www.energianews.com/article.php?id=2938
אבל הם משתמשים בפלדיום.
אהוד:
אתה צודק בתגובתך, ואת תגובה 23 כתבתי בדיוק כדי לתמוך בטענה זו.
כאמור, מחקרים מראים שכדי להאריך את תוחלת החיים – ייתכן שרצוי דווקא להגדיל את תכולת הדאוטריום במים (!).
עם זאת – זה שאתה צודק אינו אומר שהאחרים טועים.
נראה לי שכל אחד כאן דיבר על היבט אחר של הבעיה, וצדק – בהיבט עליו דיבר.
להערכתי כולנו למדנו משהו (למרות שלגבי דברי סטודנט, טכניון – אני יכול לומר כמעט רק שלמדתי שהוא מבין על מה הוא מדבר אבל חסר לי הרקע הדרוש לירידה לעומקם של הדברים).
אם ב 4 מיליארד שנים של כימיה נוצרה כל הביולוגיה על פני כדור הארץ עם אחוזי המים הכבדים שקיימים במים באופן טבעי בלי לגרום לנזקים ובמיוחד שזאת התוצאה שהתקבלה.
אז אני אישית מוכן להמשיך לשתות מים עם אותם אחוזי מים כבדים בלי לשנות את היחס.
פרקליטו של השטן,
בתור פרקליטו של השטן אתה נוקט גישה מאד שמרנית. יש לי כבוד למדע ולמדענים אבל צריך גם לדעת לקרוא בין השורות. המדע שעשו במחקר זה החוקרים הסינים הוא למצוא דרך להפחית את כמות הדאוטריום במים, זוהי תוצאה מעניינת אבל הם רוצים להראות כי היא חשובה. מחקר מדעי הוא הרבה יותר חשוב אם הוא תורם לבריאות למשל, אחרת הוא פשוט בעל ענין תיאורטי. טוב אז הסינים שלנו מוצאים כמה מחקרים רפואיים המראים כי ריכוז גבוה של דאוטריום במי השתיה הוא לא בריא ומביאים מחקרים אילו כמוטיבציה למחקר שלהם. לכן הזלזול שלי הוא במחקרים הרפואיים שאינם מצוטטים בכתבה.
אז איך אני חסר ידע בביולוגיה מרשה לעצמי לזלזל במחקרים מדעיים בנושא? לפעמים רצוי להפעיל שכל ישר ולא לקבל כל מחקר כתורה מסיני. מה אומר השכל הישר? וניתן לצרף לכך את הטענות מויקיפדיה. ראשית אומרת לנו ויקיפדיה את ההיפך אחוז מים כבדים בריכוז קצת גבוה מזה שנמצא במי השתיה יכול לתרום לבריאות ולויקפדיה עד כמה שאני יודע אין אינטרס סמוי.
שנית ויקיפדיה אומרת לנו רי ריכוז המים הכבדים בגוף צריך להיות גבוה משמעותית בכמה סדרי גודל כדי לפגוע בתפקוד הגוף.
מה אומר לי השכל הישר.פגיעה בגוף יכולה לבוא מקרינה רדיואקטיבית זאת כל ילד יודע אבל מים כבדים לא קורנים הם יציבים. אם לא פגיעה מקרינה הפגיעה יכולה להיות כתוצאה משינוי התכונות של המים ואו היקשרות של של הדאוטריום למרכזים ביולוגיים ופגיעה בתפקוד שלהם.
אשמח לשמוע אם אתה חושב על אפשרויות נוספות. כעת אחוז המים הכבדים במי ברז הוא כזה קטן שאין כל חשש שישנו ולו בקמצוץ את התכונות של מי הברז למרות הכימיה השונה של המים הכבדים (כפי שיעיד חברינו מהטכניון). הריכוז של המים הכבדים במים הוא כזה מזערי שגם אם הוא נקשר לאתרים בגוף הוא אינו יכול לפגוע בתפקוד הביולוגי. לו הגוף שלנו היה כל כך רגיש לריכוז זניח של חומר כלשהו במים הומאופתיה הייתה מדע אמיתי. לכן הטענה שלי היא לא נגד המחקר היפה שעשו הסינים אלא לגבי ההשלכות הבריאותיות שלו. הערה נוספת מבלי לקרוא את המחקרים הרפואיים אני יכול להבויח לך כי אין בהם די סטטיסטיקה לטעון טענה מובהקת על השפעת ריכוז המים הכבדים במי השתיה.
סטודנט טכני*ון,
שים לב הדיון הוא לא אם יש הבדל כימי בין מים כבדים לבין מים אלא האם הבדל זה משפיע על תפקוד הביולוגי של גוף האדם.
ראשית אתה מעיד על עצמך כי אינך בקיא בביולוגיה כמוני ולכן לשני בורים ההפניה לויקיפדיה היא אכן רלוונטית. שנית אתה עדיין בלימודים ולכן אספר לך כי יש הבדל בין העולם האמיתי למה שאתה לומד לא תמיד הידע הניתן בקורסים רלוונטי למערכות אמיתיות.
כדי להסביר נקודה זו אתן לך דוגמא פיסיקלית. כוח קוריוליס אותו כוח הפועל על גוף נע במערכת מסתובבת אמור לקבוע את כוון ירידת המים בכיור. המים בחצי הכדור הצפוני אמורים לרדת בכוון הפוך לאילו בחצי הכדור הדרומי הרי כך לומדים בקורס מכניקה. בפועל כוח קוריוליס הוא קטן מדי ומה שקובע את כוון ירידת המים בכיור הוא הגיאומטריה הספציפית של הכיור. כך שלא מספיק שבין שני דברים יש הבדל כפי שלומדים בקורסים באוניברסיטה יש צורך להראות כי הבדל זה הוא משמעותי בעולם הממשי שם קיימים אילוצים.
ויקיפדיה היא מקום טוב לשמוע סיכום על נושא אי-אפשר או קשה ללמוד איך הגיען למסקנות אבל את זאת אני יכול לבצע על סמך שכל ישר. בהקשר של דעתי על המחקר ראה את התשובה שלי לפרקליטו של השטן.
אהוד
בקישור למקור שמצורף לכתבה זו תוכל למצוא קישור נוסף למאמר המלא שמפורסם חופשי.
באותו מאמר תוכל למצוא הפניות למחקרים שמהם הובאו הטענות לכך שזה פחות בריא.
אם כל הכבוד ל”טיעון” שלך, ואע”פ שכמו שכבר הבנת זו גם המחשבה הראשונית שלי, אני מוצא את המסקנה שלך מזלזלת ללא שום הצדקה באי אלו חוקרים, ובמדע.
מילא, היית קורא את המאמרים (אותי אישית הם מעניינים כמו השלג ד’אשתקד) ואז היית חווה דיעה על סמך זה שזה נראה לך קישקוש. גם אם אין לך שום רקע בנושא זה מתקבל על הדעת. אבל סתם על סמך רעיונות כלליים כאלה זה נראה לי לא נכון בכלל.
אני שוב לא יודע מספרים, אבל כמות הציאניד הנדרשת להשבתת אדם מכל פעילות היא אך שברירון קטנטן ומסכן מנפח\מסת גופו של אותו אומלל, ואם זאת הוא יושבת.
סטודנט טכניון,
הייתי אומר לך מאיפה להוציא את הראש, אבל זה לא מכבד את הפורום.
אם כל תשובה שאתה יכול להעלות היא “אתה גם ככה לא תבין”, “תעשה 5000 קורסים בפקולטה המשעממת שלי” וכו’, כנראה שאין שום סיבה שתטריח את עצמך לענות. יש לזה תרומה אפס. מעבר לזה, הבנתו של מדען נמדדת ביכולת שלו להעביר ידע לציבור הרחב בלי לדרוש מהם 4 שנים. אתה מוזמן לקרוא את אחד מספרי ההרצאות של פיינמן אם לא הבנת את כוונתי.
מעבר לזה, לחלק לא קטן מהמגיבים פה, גם אם הם כבר לא\לא היו מעולם סטודנטים בטכניון יש זיקה למדע שתספיק להבין הרבה עקרונות ורעיונות גם בלי שתזכיר את כל התחומים הקיימים בכימיה בכל תגובה ותטען שהם קשורים, וגם בלי לפתור במדוייק את ההמילטוניאן של הגוף האנושי.
אחד הדברים המעניינים הוא שיש מחקרים המעידים על האפשרות שכדאי דווקא להגדיל את כמות הדאוטריום במים.
עדיין מתוך אותו ערך בויקיפדיה:
“It has been proposed that low doses of heavy water can slow the aging process by helping the body resist oxidative damage via the isotope effect.[11] A team at the Institute for the Biology of Ageing, located in Moscow, conducted an experiment to determine the effect of heavy water on longevity using fruit flies and found that while large amounts were deadly, smaller quantities increased lifespans by up to 30%.[12]”
האפקטים שהזכרתי מערבים כימיה קוונטית, כימיה אורגנית פיסיקלית, קינטיקה כימית, תרמודינמיקה וסטראוכימיה. הטיפול הקוונטי מהווה רק חלק מההסבר.
אני לא צריך לקרוא בויקיפדיה את הערך של מים כבדים כדי להחליט אם יש או אין הבדל בכימיה בין מימן לדאוטריום. בשביל זה יש לי את הידע מהלימודים, ואם הוא לא מספק אז את המרצים בפקולטה אותם אפשר לשאול. ואם כבר אתה מפנה אותי לשם, מן הראוי שתקרא בעצמך מה כתוב. בפסקאות הראשונות תחת “Effects on biological systems” מציינים:
“Heavy isotopes of chemical elements have slightly different chemical behaviors, but for most elements the differences in chemical behavior between isotopes are far too small to use, or even detect. For hydrogen, however, this is not true. The larger chemical isotope-effects seen with deuterium and tritium manifest because bond energies in chemistry are determined in quantum mechanics by equations in which the quantity of reduced mass of the nucleus and electrons appears. This quantity is altered in heavy-hydrogen compounds (of which deuterium oxide is the most common and familiar) more than for heavy-isotope substitution in other chemical elements. This isotope effect of heavy hydrogen is magnified further in biological systems, which are very sensitive to small changes in the solvent properties of water.”
אני לא יודע מה הרקע שלך בכימיה, אבל אם אכן יש לך רקע מתאים תוכל לקרוא את הערך על אפקט קינטי איזוטופי (http://en.wikipedia.org/wiki/Kinetic_isotope_effect) ולהיזכר במשמעויות שלו. אם אין לך, לטעמי אתה לא יכול להבין באמת מהם ההבדלים בכימיה של מימן מול דאוטריום. אתה צריך לדעת שויקיפדיה זה לא ספר לימוד, אי אפשר ללמוד כימיה או פיסיקה מויקיפדיה. היא במקרה הטוב מסכמת חומר. כך שאתה לא יכול לבחון ב”עין ביקורתית” את מה שחקרו המדענים על סמך קריאת הערך מים כבדים בויקיפדיה. זה לא רציני וזה חסר משמעות. להגיד שנקודת הקפאון שונה ושהצמיגות יותר גבוהה גם ילד בחטיבה יכול. אי אפשר להתחיל להסביר פה אפילו כמה מורכבת הכימיה בגוף. ההשפעה של מים מופחתי דאוטריום נחקרת כפי שאתה רואה, ויכול להיות שביום מן הימים יתגלה כי הם אכן יותר בריאים. קשקוש מוחלט? בוא לא נמהר להסיק מסקנות.
סטודנט טכני*ון,
אתה גם מוזמן להסתכל בהפניה של מיכ*אל לערך מים כבדים בויקיפדיה כדי להחליט אם יש או אין הבדל בכימיה בין מים כבדים למים. ליתר דיוק באילו תכונות של הנוזל ובכמה נבדלים הערכים עבור מים כבדים ומים. בפרט לגבי ההבדלים שהם רלוננטים לתפקוד הגוףקרי ביולוגיה יכולה להבדיל בינהם. אגב עובדה מעניינת מהקישור: מסתבר כי עכברים מסוגלים להבחין בין מים למים כבדים על פי חוש הריח.
בכל אופן להבדלים:
טמפרטורת הקיפאון של מים כבדים היא כ-4 מעלות (אין בכך למיטב ידעתי המצומצמת להשפיע על תהליכים ביולוגיים בגוף), כנ”ל לגבי טמפרטורת הרתיחה המשתנה במעלה אחת בודדת. התכונות היחידות שנראות לי רלוונטיות, שוב בהנתן ידע מצומצם מאד שלי בביולוגיה, הן: למים כבדים יש ph 7.41 וצמיגות גבוה ב25%. כך שיש תכונות של הנוזל המשתנות משמעותית תחת האפקט האיזוטופי ויש שאינן.
לגבי הקרוב של המולקולה על ידי פתירת אוסילטור הרמוני קוונטי אני מקווה שאתה מבין את ההסבר שלי. קרוב זה פשוט גורר שינוי של תדירות האקסיטציות ותו לא. לגבי האפקטים שאתה מזכיר דומני שצריך טיפול יותר מורכב מאוסילטור הרמוני קוונטי.
בכל אופן בוא נחזור לשאלה שעינינה אותי ונבחן אותה בעין ביקורתית. אני חושב שאפשר לטעון בודאות (גם בהסתמך עח הערך בויקיפדיה) כי בכמויות רגילות מים כבדים אינם רעילים. מים כבדים אינם רדיואקטיביים וההסתברות שיווצר מהם טריטיום שהוא כן רדיואקטיבי ומסוכן היא זניחה לחלוטין. מצד שני אין די בכמות המים הכבדים במים רגילים 150כ- חלקים למיליון להשפיע על אף אחת מהתכונות של המים. לפיכך נראה לי שאפשר לטעון בביטחון כי מים רגילים אינם מסוכנים עקב אחוז המים הכבדים הנמוך בהם והטענה כי “מי-שתייה מופחתי-דאוטריום , מים שעל-פי דיווחים מדעיים שונים עשויים להיות בריאים יותר” הינה קישקוש מוחלט.
אהוד:
הפתרון טרויאלי, הדרך לא כל כך. עובדה שאתה לא מבין מה הבעיה וחשבת (או עדיין חושב) שאין הבדל בכימיה בין מימן לדאוטריום. יש הבדל בין להכיר את הפתרון ואת השורה התחתונה לבין להבין איך הגיעו אליו, מה הקירובים שנעשו, לאילו מקרים הוא תקף ואיך. התיאור שלי לא מתייחס לפלקטואציות סביב מצב ש”מ בלבד אם כי לכל תגובה בה תשווה מימן ודאוטריום הן מבחינה תרמודינמית והן מבחינה קינטית (אתה מדבר על התרמודינמיקה ונשמע כאילו אתה מתעלם לגמרי מהקינטיקה, שהיא חשובה לא פחות, ואולי אפילו יותר). דוגמאות:
1. הפרש אנרגית הדיסוציאציה של קשר C-D לעומת קשר C-H בטמפ’ החדר הוא בקירוב 5kJ/mol – הפרש לא מבוטל בכלל. כתוצאה מכך יש השפעה על מהירויות תגובה עם מימן מול דאוטריום. במידה וקשר של האטום שמותמר איזוטופית נשבר או נוצר בשלב קובע המהירות בתגובה האפקט נקרא אפקט איזוטופי ראשוני. אם שבירה או יצירה של קשר באטום המותמר לא קשור לקורדינטת התגובה, האפקט נקרא שניוני. אפשר לראות אפקטים אלו למשל בתגובות דילס אלדר, אלימינציות והתקפות נוקלאופיליות.
2. שינוי שלב קובע מהירות בתגובות. כפי שנאמר, לתגובות עם דאוטריום דרושה אנרגיה אקטיבציה גבוהה יותר.
3. שחלופים וקטיפות מימנים למניהם. על פי סברות מסוימות טוענים שמנגנון לשחלוף מימן מערב מינהור. במערכות מסוימות דאוטריום לא יעבור שחלוף בעוד מימן כן, בשל המחסום האנרגטי הגבוה יותר שהוזכר קודם.
4. אפקטים סטרים. מימן מעט יותר נפחי מדאוטריום. למשל, קבוצת CD3 בציקלוהקסאן בקונפיגורצית כיסא שמותמר בשאר העמדות בקבוצות מתיל, תעדיף להיות בעמדה אקסיאלית, בעוד קבוצת מתיל תבצע פליפים בין העמדה האקסיאלית לאקווטוריאלית ללא העדפה.
5. pKw של מים בטמפ’ החדר הוא 13.9965, בעוד של D2O הוא 14.869.
אלו כמובן דוגמאות פשוטות ועם הסברים על הקצה של קצה המזלג, מסיבות ברורות. אי אפשר להסביר חומר שמתבסס על שרשרת של 7-8 קורסים בתואר בתגובה באינטרנט.
בנוגע להשפעה הביולוגית של מים לעומת מים כבדים: אני לא ביולוג, אבל מה שנכתב בתגובה 2 נשמע נכון. אם תבין שיש שוני בכימיה בין מימן לדאוטריום תוכל גם להבין למה מה שנאמר שם נשמע הגיוני.
פרקליטו של השטן ומיכ*אל,
תודה על האינפורמציה. מיכ*אל אני חושב שאכן כמו בהרבה מקרים התשובה נמצאת בוויקיפדיה.
אני מקווה למצוא זמן מחר לעיין בערך ביתר עיון. מקריאה נוספת של הטענה בכתבה ומהערך בוויקפדיה נראה לי כי הפחד הבריאותי הוא תוצאה של היווצרות טריטיום ולא מאפקטים קוונטו-כימיים. במבט ראשון האפקט שהחוקרים מדברים עליו נראה כמעט כמו טענות של הומפאתיים אבל נדמה לי שאני סתם משמיץ ואנסה לבצע הערכות זהירות יותר מחר. שוב תודה לכולם על האינפורמציה (גם לסטודנט טכני*ון).
או!
מצאתי את מקור הבלבול במספרים!
בקישור דלעיל כתוב:
in water, the deuterium-to-hydrogen ratio is about 156ppm,
כלומר, מספר זה מייצג את כמות היחס בין מימן רגיל למימן כבד (שמגיע גם ממים חצי כבדים) ולא את אחוז מולקולות המים הכבדים
אין לי הרבה מה לתרום לדיון אבל לויקיפדיה יש.
עיינו בפרק המבוא כאן:
http://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_water
אהוד וסטודנט, ראשית אציין שאני לא יודע את התשובה, ואם מישהו היה שואל אותי אם ריכוז של כמה מיליוניות משנה משהו, ויותר מזה שינוי ריכוז של כ15% מריכוז כ”כ קטן ישנה משהו, הייתי אומר לא.
כך שמסתבר שכבר טעיתי.
ואם זאת, לחפש את השינוי ביולוגי בפרטים הקטנים והמדוייקים של תורת הקוונטים זה שטות.
לחפש את זה בתהליכים גרעיניים זו שטות גדולה יותר.
רוב התהליכים הביולוגיים מושפעים מסוגי הקשרים הכימיים הנוצרים וחוזקם, כך שלדוגמא (ושוב, אינני בקיא בפרטים הללו) אם מים כבדים יוצרים פחות קשרי מימן, לגוף תהיה בעיה קשה, כי כל הביולוגיה מבוססת על התכונות המיוחדות של קשרים אלה. או אם אנרגית הקשרים הנוצרים , במקום להיות מסדר גודל של KbT שיאפשרו את הדינמיקה הנדרשת לתהליכים של מערכות מחוץ לשיווי משקל, תהיה סדר גודל למעלה או למטה, האטומים האלה יאטו\יאיצו את התהליכים או שלא יוכלו להשתתף בהם.
יש גם את קבועי הדיפוזיה שאהוד הזכיר, ולחצים אוסמוזיים על ממברנות שמושפעים מסוגי הכימיקליים שמסתובבים באיזור.
סטודנט טכני*ון,
ראשית פתרון משוואת שרדינגר לאוסילטור הרמוני היא כמובן טריוויאלית ומוכרת לכל תלמיד תאר ראשון הפיסיקה, כך שלהגיד שזה מסבך את הבעיה זה לא מדויק.
שנית התיאור שלך מתייחס לאקסיטציות סביב מצב שווי המשקל של הקשר הכימי. כמו ברוב המקרים מניחים כי בקרוב טוב האקסיטציות הן קטנות ולכן ניתן לקרב את הפוטנציאל של הבעיה לפוטנציאל הרמוני.
האנרגיות הקוונטיות של אוסילטור הרמוני קשורות רק למשתנה יחדי תדירויות התנודה. התדירות תלויה כמו אחד חלקי שורש המסה המצומצמת כך ששינוי המסה המצומצמת אכן משפיע עך תדירויות התנודה אבל נשאלת השאלה איך הוא משפיע על התכונות התרמודינמיות של הנוזל.
לגבי השאלה אותה העליתי, איך פוגעים המים הכבדים בגוף:
ישנן לטעמי שתי אופציות הראשונה היא שלאפקט האיזוטופי יש השפעה מספיק גדולה על תכונת הנוזל מים כבדים במקרה זה כך שהוא משפיע על חילוף החומרים בין התא לסביבתו שוב אם איני טועה מי מלח פוגמים באופן זה בתפקוד התאים.
אפשרות שניה היא אפשרות גרעינית שחלק מהמים הכבדים הופכים לטריטיום שהוא יסוד שאינו יציב ודועך רדיואקטיבית ובכך פוגע בתאים. אני חושב שאפשרות ב היא פחות סבירה שכן יווצר מעט מאד טריטיום כתוצאה מחתכי הפעולה הנמוכים לריאקציה ולכן מים כבדים פוגעים בגוף בכך שיש להם צפיפות שונה.
בוויקיפדיה כתוב כי הצפיפות של מים כבדים גדולה מזו של מים ב10.6%.
אתה טועה. לומר שהכימיה שלהם אותו דבר זה לא נכון. תגובות עם דאוטריום יותר איטיות מאשר עם מימן (למשל, תגובות אלימינציה). ה-zero point energy של דאוטריום נמוך מזה של מימן ולכן אנרגיה האקטיבציה בתגובות איתו גבוהה יותר. לתופעה קוראים אפקט קינטי איזוטופי. אתה צריך לפתור את משוואת שרדינגר הסטציונרית לאוסצילטור הרמוני קוונטי, עם פולינומי הרמיט, פתרונות הגונים, משוואות אסימפטוטיות וכל שאר החגיגות שיש בקוונטים. זה לא כל כך פשוט, הנושא הזה די מורכב ונלמד במסגרת קורסי כימיה קוונטית עם קדמים לא קלים כשלעצמם (קינטיקה כימית, מישדי”פ…).
בנוגע לשאלתך איך הגוף מבדיל בין קשרים כימיים בין האיזוטופים – אני לא יודע, לכן לא התייחסתי לזה.
סטודנט, טכניון
תקן אותי אם אני טועה אך ההבדל בכימיה בין איזוטופים הוא מינורי. לשם פשטות נסתכל באופן גס על משוואת שרדינגר שבמקרה של אטומים היא רב גופית אבל באופן כללי ניתן להפריד אותה לחלק קינטי וחלק פוטנציאלי. כעת הפוטנציאל ביו הגרעין לאלקטרון הוא חשמלי ולכן אינו תלוי במסה. האיבר הקינטי שהוא קטן יותר (שכן אנו דנים במצבים קשורים) כן תלוי במסה. לטעמי את בשינוי האיזוטופי במסה ניתן לטפל בתורת הפרעות מסדר ראשון או בסדר אפס להתעלם ממנו. בכל מקרה האפקט האיזוטופי קטן בסדרי גודל מהאפקט היוני של מטען עודף. לקשרים כימיים שבהם הוחלף אחד הגרעינים באיזוטופ שלו יהיו בערך אותן רמות אנרגיה בעוד שבין יסודות שונים רמות האנרגיה והאופי שלהן משתנה באופן מהותי.
כאשר אנו באים לבחון אם אפקט מסוים הוא חשוב או לא חשוב לקבוע עד כמה הוא גדול ועל מה הוא משפיע. כעת אחזור שוב לשאלה שלי איך יודע הגוף להבדיל בין קשרים כימיים בין איזוטופים שונים או בפרט איך או איזה מנגנון בגוף מבדיל בין מים למים כבדים.
סטודנט, טכניון:
אהוד שאל שאלה ואתה תוקף אותו על כך.
כל הכבוד לך!
מה שיפה זה שבנוסף לכך אינך משיב על השאלה.
אין הבדל בכימיה בין איזוטופים שונים? אילו שטויות. טוב שהמרצה של קוונטים לא קורא את זה. התיאור שנתת טוב להסברים של תלמידי תיכון, בפועל זה הרבה יותר מורכב. תנסה להיכנס להרצאה של כימיה קוונטית 1/2, מהר מאוד אתה תשכח ממה שכתבת. לדוגמה: אורך קשר פחמן מימן ואורך קשר פחמן דאוטריום הוא שונה – כבר יש הבדל בכימיה. דאוטריום יותר כבד – עוד הבדל בכימיה. אורכי קשרים של דאוטריום עם אטומים הוא שונה, גרף הפוטנציאל האנהרמוני רחב יותר מזה של מימן.
מישהו אחר לגמרי,
תודה על התשובה אבל איני חושב שהיא קשורה. כשהגוף מופצץ במלא נויטרונים אנרגטיים הנזק נגרם לגוךף הוא כתוצאה מהפיכת יסודות בגוף לאיזוטופים רדיואקטיביים. כמו כן האנרגיה של הנויטרונים מעיפה אלקטרונים וגורמת ליינון של אטומים דבר שיכול לפוע בדנ”א בתא. הדבר לא דומה להכנסת איזוטופ לגוף דרך מערכת העיכול. בעקבות התשובה שלך בכל זאת חשבתי על פתרון אפשרי יתכן כי מים כבדים משפעים על קבוע הדיפוזיה במקצת ובכך פוגמים בחילוף החומרים מתוך התא ולתוכו. אין לי השכלה ביולוגית או רפואית לכן הייתי שמח אם משהו היה יכול לאשר את ההשערה הנ”ל.
ל-8 (אהוד). אין לי ידיעה ספציפית בנידון ולכאורה אתה צודק,
אבל תאי הגוף הם מערכות עדינות ביותר המושפעות מגורמים
רבים. דוגמה אחת היא פצצת הנויטרון שלכאורה אינה משפיעה
על הקשרים הכימיים בתאים – אך היא קטלנית ללא צל של
ספק. יתכן (למרות ההבדלים הרבים) שיש דמיון בהשפעה על
הגוף בין עודף הנויטרונים במים כבדים לפצצה.
לא ברורה לי השפעתו המזיקה של דאוטוריום, אשמח אם משהו יפרט על כך (עמית?).
לכאורה אין הבדל בכימיה בין איזוטופים שונים, אסביר: הכימיה תלויה במספר האלקטרונים כיון שהאלקטרונים הם המייצרים את הקשרים הכימיים ומצד שני לכל שני איזוטופים של אותו חומר יש את אותו מספר אלקטרונים. איזוטופים נבדלים זה מזה במספר הנויטרונים בגרעין (שהם כידוע חסרי מטען ולכן לא משנים את מספר האלקטרונים). הגוף שלנו בנוי על קשרים כימיים כיצד הוא מבדיל בין איזוטופים שונים? ניתן לטעון כי איזוטום מסויים הוא לא יציב ואז דועך רדיואקיטבית והקרינה הנפלטת בדעיכה היא הגורמת לגוף נזק אבל ככל הידוע לי דאוטוריום הינו איזוטופ יציב יחסית. ידועים גם שינויים בתכונות התרמודינמיות של איזוטופים שונים למשל טמפרטורת הרתיחה של מים ושל מים כבדים (על בסיס דאוטוריום) שונה במקצת, ך אני סבור מבדילים בינהם, אבל עד כמה שידוע לי אין תהליכים בגוף התלויים בטמפרטורת הרתיחה או הקיפאון של מים.
אשמח לקבל תשובה.
ובויקיפדיה באנגלית, המספר הזוכה הוא 1 ל 41 מיליון 🙂
אריה
אני הייתי מהמר על ויקיפדיה בעברית. (כתשובה לשאלה)
חוץ מזה, אולי לא נצטרך אם כך לטוס לירח כדי לאסוף דיאוטריום לכורי ההיתוך…
150ppm או 1 ל-20 מיליון? במאמר כתוב שיחס המים הכבדים למים רגילים בטבע הוא 150ppm. בויקיפדיה העברית כתוב ששכיחות המים הכבדים בטבע היא 1 לעשרים מיליון מולקולות. היכן הטעות?
כשמדובר בסינים נקבל במים עופרת במקום דיאוטריום
עובדה לא פחות חשובה היא שסילוק הדאוטרים מהמים מוביל
בהכרח לריכוזו במקום אחר – פצצת מימן (ממש לא בריא)
למשל, או אולי כור היתוך גרעיני…
מחקרי עבר הראו שאורגניזם שתכולת המים שלו הוחלפה במים כבדים (D2O) גרמה למוות עקב שינוי תכונות הקשרים הכימיים בין המימן לשאר האטומים במולקולות. השוני גרם להשבתת אתרי פעילות באנזימים, עצירת שכפול והעתקת ה DNA ובעצם כל אספקט ביוכימי בתא הנוגע לקשרי מימן.
ביונקים, החלפת 25% ממי הגוף למים כבדים גרמה לסטריליזציה ואחוזים גבוהים יותר למוות עקב תסמיני הרעלת קרינה או כימותרפיה (בגלל הפסקת חלוקת תאים, לא עקב קרינה). לא ידוע לי ההשפעה באחוזים נמוכים יותר, אך כמות המים הכבדים במי השתייה שלנו היא זניחה (0.015% לפי המאמר)
מצד שני ישנה טענה, שמים עשירי D20 מסייעים בהתנגדות לרדיקלים חופשיים.