tungt vand

Tungt vand, deuteriumoxid, D₂O, vand, der indeholder den tunge hydrogenisotop deuterium, D (²H). Tungt vand indeholder overvejende den hyppigst forekommende oxygenisotop, ¹⁶O.

Tungt vand er en farve- og lugtløs væske med smp. 3,81 °C og kp. 101,42 °C. Densiteten er ved 25 °C 1,1045 g/cm³, og den maksimale densitet er 1,1060 g/cm³ ved 11,19 °C.

Deuterium giver de samme kemiske reaktioner som ¹H, men med forskelle i reaktionshastigheder og ligevægte. Reaktioner, hvor carbon-deuterium-bindinger (C−D) brydes, forløber fx langsommere end de tilsvarende reaktioner med carbon-hydrogen-bindinger (C−¹H). Mange salte, fx natriumklorid, er mindre opløselige i D₂O end i ¹H₂O, og svage syrer som fx eddikesyre er mindre dissocierede i tungt vand end i almindeligt vand. Reaktionen H₂O + D₂O = 2 HDO forløber meget hurtigt, og for gasligevægten er der en omsætning på ca. 50%, når 1 mol H₂O reagerer med 1 mol D₂O.

Biologiske processer påvirkes stærkt af tungt vand. For højere organismer som pattedyr kan erstatning af ¹/₃ af vandindholdet med tungt vand være fatalt for organismen. Lavere organismer som visse alger kan leve i rent D₂O.

Mens almindeligt (let) vand forholdsvis let absorberer neutroner, sker det kun i ringe omfang i tungt vand, hvor der allerede er bundet en neutron til protonerne. Dette forhold, sammenholdt med, at der er tale om lette atomkerner, gør tungt vand til en god moderator i kernereaktorer. Tungtvandsreaktorer kan således benytte naturligt uran med 0,7 % af den brugbare uranisotop ²³⁵U, mens uranet til letvandsreaktorer må beriges ved at øge andelen af ²³⁵U for at kompensere for den højere neutronabsorption i det almindelige vand.

Almindeligt vand indeholder en lille del tungt vand. Fra de fleste naturlige vandkilder er der ét deuteriumatom for hver ca. 6700 almindelige hydrogenatomer. Tungt vand kan adskilles fra almindeligt vand ved forskellige processer, herunder elektrolyse, kemiske overførselsreaktioner, brudt eller fraktionel destillation og isotopseparation. Elektrolyseprocessen, som er meget energikrævende, baserer sig på, at hydrogenionen (H⁺) aflades lettere end deuteriumionen (D⁺), således at den tilbageværende væske er beriget med tungt vand. Ved at gentage processen øges koncentrationen af det tunge vand. Det var denne proces, der blev anvendt ved Norsk Hydros anlæg i Rjukan, som blev saboteret under 2. Verdenskrig for at hindre, at det tunge vand blev benyttet i den nazistiske kernevåbenforskning.