Il lavandino o il galleggiante per acqua pesante?

Mentre il ghiaccio normale galleggia in acqua, i cubetti di ghiaccio d'acqua pesante affondano in acqua normale. Tuttavia, ci si aspetterebbe che il ghiaccio prodotto dall'acqua pesante galleggi in un bicchiere di acqua pesante.

L'acqua pesante è l'acqua prodotta usando il deuterio isotopico dell'idrogeno piuttosto che il solito isotopo (protio). Il deuterio ha un protone e un neutrone, mentre il protio ha solo il protone nel suo nucleo atomico. Questo rende il deuterio due volte più massiccio del protio.

Diversi fattori influenzano il comportamento del ghiaccio d'acqua pesante

Il deuterio forma legami idrogeno più forti del protio, quindi ci si aspetta che i legami tra idrogeno e ossigeno nelle molecole di acqua pesante abbiano un impatto sul pacchetto di molecole di acqua pesante dell'acqua quando la sostanza cambia da liquido a solido.

1. Anche se il deuterio è più massiccio del protio, la dimensione di ciascun atomo è la stessa, poiché è il guscio di elettrone che determina la sua dimensione atomica, non la dimensione del nucleo di un atomo.
2. Ogni molecola di acqua è costituita da un ossigeno legato a due atomi di idrogeno, quindi non c'è un'enorme differenza di massa tra una molecola di acqua pesante e una molecola di acqua normale perché la maggior parte della massa proviene dall'atomo di ossigeno. Quando viene misurata, l'acqua pesante è circa l'11% più densa di quella normale.

Mentre gli scienziati potevano prevedere se il ghiaccio d'acqua pesante galleggiasse o affondasse, era necessaria una sperimentazione per vedere cosa sarebbe successo. Si scopre che il ghiaccio d'acqua pesante affonda nell'acqua normale. La probabile spiegazione è che ogni molecola di acqua pesante è leggermente più massiccia di una normale molecola di acqua e che le molecole di acqua pesante possono impaccare più strettamente delle normali molecole di acqua quando formano il ghiaccio.