Nước nặng là một dạng nước đặc biệt, trong đó tỷ lệ đồng vị deuterium cao hơn so với nước thông thường. Nó tồn tại dưới các dạng như deuterium oxide (D2O hay ²H2O) hoặc deuterium protium oxide (HDO hay H¹H²O). Vậy nước nặng có an toàn để uống không và tại sao nó lại có vị ngọt? Hãy cùng tìm hiểu.
Không nên nhầm lẫn nước nặng với nước cứng hay với nước siêu nặng.
Mục Lục
Nước Nặng và Những Điều Cần Biết
Nước nặng có thể chứa tới 100% D2O và thường được dùng để chỉ loại nước có hàm lượng deuterium cao. Việc thay thế đồng vị deuterium làm thay đổi năng lượng liên kết hydro-oxy trong nước, ảnh hưởng đến các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nó.
Nước Nặng Có Phóng Xạ Không?
Không, nước nặng không hề phóng xạ. Các tính chất vật lý và hóa học của nó gần tương tự như nước thường (H2O), chỉ khác ở chỗ một hoặc cả hai nguyên tử hydro là đồng vị deuterium thay vì protium. Trong khi hạt nhân của nguyên tử protium chỉ có một proton, hạt nhân của deuterium chứa cả một proton và một neutron, làm cho deuterium nặng hơn khoảng hai lần so với protium.
Điều Gì Xảy Ra Nếu Uống Nước Nặng?
Nếu bạn uống quá nhiều nước nặng, các triệu chứng có thể tương tự như ngộ độc phóng xạ, mặc dù nước nặng không phóng xạ. Điều này là do cả bức xạ và nước nặng đều có thể gây tổn hại đến khả năng sửa chữa DNA và nhân lên của tế bào.
Nước Siêu Nặng
Nước siêu nặng, chứa đồng vị tritium của hydro, cũng là một dạng của nước nặng. Tuy nhiên, nước siêu nặng là phóng xạ, hiếm hơn và đắt hơn. Nó được tạo ra tự nhiên với số lượng rất nhỏ bởi các tia vũ trụ và nhân tạo trong các lò phản ứng hạt nhân.
Tại Sao Nước Nặng Lại Có Vị Ngọt?
Ngay từ những năm 1930, sau khi deuterium được phát hiện, đã có những ghi chép cho thấy nước nặng có vị khác biệt so với nước thường, cụ thể là có vị ngọt hơn.
Nước nặng
Tuy nhiên, đến năm 1935, Harold Urey, người phát hiện ra deuterium và đoạt giải Nobel năm 1934, tuyên bố rằng ông không cảm nhận được sự khác biệt về vị giác khi nếm nước nặng. Điều này đã khiến cộng đồng khoa học thời bấy giờ đồng tình với ông.
Nhưng trong một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Communications Biology, nhóm nghiên cứu do nhà hóa sinh Natalie Ben Abu dẫn đầu đã nghi ngờ kết luận này của Urey.
Thí Nghiệm Chứng Minh Vị Ngọt Của Nước Nặng
Để kiểm chứng, Natalie và các cộng sự đã thực hiện các thí nghiệm trên người và chuột để so sánh vị của nước thường và nước nặng.
- Thử nghiệm trên người: 28 tình nguyện viên được yêu cầu nếm thử ba mẫu nước (2 mẫu H2O và 1 mẫu D2O) và chọn ra mẫu có vị khác biệt. Kết quả là 22/28 người đã xác định chính xác mẫu D2O.
- Thử nghiệm trên chuột: Chuột cũng tỏ ra phân biệt được giữa H2O và D2O, nhưng chúng không thích uống D2O. Khi các nhà khoa học pha đường vào nước thường để tái tạo vị ngọt của D2O, chuột lại thích nước đường hơn và vẫn thờ ơ với nước nặng.
Các nhà khoa học kết luận rằng con người có khả năng cảm nhận vị ngọt của nước nặng là do trên lưỡi của chúng ta có hai thụ thể vị giác TAS1R2/TAS1R3 phản ứng với D2O. Đây cũng là những thụ thể phản ứng với vị ngọt của đường tự nhiên và chất ngọt nhân tạo.
D2O và H2O có những khác biệt nhất định.
Giải Thích Ở Cấp Độ Phân Tử
Các nhà khoa học cũng đã xây dựng một mô hình tính toán mô phỏng động lực học phân tử, cho thấy sự khác biệt nhỏ trong tương tác giữa protein và H2O so với D2O. Điều này cho thấy D2O và H2O có những khác biệt nhất định về bản chất hóa và sinh học.
Các tác giả nghiên cứu kết luận: “Cơ quan thụ cảm vị ngọt TAS1R2/TAS1R3 của con người là yếu tố cần thiết để tạo ra vị ngọt của D2O. Ở cấp độ phân tử, hành vi này có thể bắt nguồn từ liên kết hydro mạnh hơn một chút trong D2O so với H2O.”
Ứng Dụng Của Nước Nặng Trong Y Học
Nước nặng có thể được sử dụng trong một số thủ thuật y tế. Vì vậy, phát hiện về vị ngọt của nước nặng có thể là một thông tin quan trọng cho các bác sĩ lâm sàng và bệnh nhân của họ.
Tài liệu tham khảo:
- Communications Biology: https://www.nature.com/commsbio/
- Khoa học TV: https://khoahoc.tv/