2024年7月29日 08:00
水の話し－１
生命を維持する為に最低限必要なものとして空気・温度・栄養分などがあります。
しかし最も身近な存在で絶対不可欠なものは「水」です。
先にあげた空気・温度・栄養分ですが、これらは全て「水」に関係しています。
これらは「水」が無ければまったく意味のなさないものなのです。
みなさんはこの最も身近な存在である「水」とは何かをご存知でしょうか？
またそれはどの程度まで理解しているでしょうか？
「水」は化学式で「Ｈ２Ｏ」、つまり水素原子２個と酸素原子１個の「水素化合物」です、これはおそらく殆どの人は知っています。
でも正確に言うとこれですら間違っているのです。
そう、７５年前のある発見によって「水＝Ｈ２Ｏ」では化学的に見ると正確な答えではなくなってしまったのです。
実は、今現在発見されている限りで言うと、化学的に正確に「水」の化学式を書くと全部で１８種類にも及ぶのです。
１９３１年、化学者ハロルド・ユーリーは、水の分子を形成する水素原子の中に異常原子を発見しました、ちなみにハロルド・ユーリーはこの発見で１９３４年にノーベル化学賞を受賞しました。
通常水素原子は電子１個と陽子１個で形成される最も単純な原子ですが、他の原子のように陽子に中性子がくっついた倍の質量を持つ水素原子があることを見つけたのです。
また、その後中性子が２つ在る水素原子も発見されました。
前者を重水素、後者を三重水素と名づけられました、これが同じ性質でも質量の異なる原子の存在、つまり「同位元素」の発見でした。
重水素はＤ（デューデリウム）で、三重水素はＴ（トリチウム）で表されます、これらによって水の分子は「ＨＤＯ」、「Ｄ２Ｏ」、「ＨＴＯ」、「ＤＴＯ」・・・などの組み合わせによって成り立っているのです。
「ＨＤＯ」の生成される割合は「Ｈ２Ｏ」の３０００分の１、「Ｄ２Ｏ」は同様に４００万分の１ということも判りました、その他は極めて稀にしか生成されません。
更に驚くことは地球上の自然にある水のこの分子の割合は何処で調査しても同じ割合だったということです。
また、酸素にも同じように同位元素がその後に複数発見されたことによって、結果的に先に説明したように「水」の分子構造は、水素原子と酸素原子のそれぞれの同位元素を区分けして考えるとその組み合わせは現在１８種類にも及ぶということなのです。
ここで、重水素と酸素だけの「Ｄ２Ｏ」分子だけで「水」が構成された場合、重さは約１０％重くなり粘度も２５％も増し沸点は１０１．７度と「Ｈ２Ｏ」と違った性格の「水」が出来ます。
ただしあくまでも「水」ですから勿論飲んでも大きな問題はありませんが、多量に摂取すると下痢を起こすことが研究成果として知られています。
「Ｄ２Ｏ」はその重さに注目し「重水」と呼び、その対比として「Ｈ２Ｏ」は「軽水」と呼ばれるようになりました。
そして重水は非常に重要な役割を持っています。
それは原子力発電所の高速中性子を熱中性子に変換する「中性子減速材」として使用されているのです。
それまでの「Ｈ２Ｏ」に比べ「Ｄ２Ｏ」の中性子減速能力の高さに注目したのです。
＜続く＞
