Молекула 1 H2 16 O є найлегшою з сукупності всіх ізотопологов води. Саме воду 1 H2 16 O слід вважати класичною або легкої водою.
Легка вода як моноізотопному композиція 1 H2 16 O є граничним випадком изотопной чистоти. У природних умовах такої чистої легкої води не існує. Для отримання ізотополога 1 H2 16 O ведуть тонку багатостадійну очищення природних вод або синтезують з вихідних елементів 1 H2 і 16 O2.
Концентрація молекул води, що містять важкі ізотопи D, 17 O, 18 O, в природній воді коливається в межах, зафіксованих в основних стандартах ізотопного складу гідросфери SMOW і SLAP (табл.3). Вагові кількості ізотопологов в природній воді розраховані на підставі даних прямого визначення їх змісту методом молекулярної спектроскопії [3].
Таблиця 3. Розраховані вагові кількості ізотопологов в природній воді, які відповідають міжнародним стандартам SMOW (середня молекулярна маса = 18,01528873) і SLAP (середня молекулярна маса = 18,01491202), [4].
Природна вода, близька за змістом ізотополога 1 H2 16 O до стандарту SLAP, а також спеціально очищена з істотно збільшеною часткою цього ізотополога в порівнянні зі стандартом SLAP, визначається як особливо чиста легка вода (менш суворе визначення, яке може бути застосовано в реальному житті).
У легкій воді частка найлегшого ізотополога становить (мол.%):
99.76 <1 H2 16 O ≤ 100.
Міжнародні стандарти на природні води різного ізотопного складу
- Стандарт VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) визначає ізотопний склад глибинної води Світового океану.
- Стандарт SLAP (Standard Light Antarctic Precipitation) визначає ізотопний склад природної води з Антарктики.
Стандарт SLAP характеризує найлегшу природну воду на Землі. Вода в різних точках земної кулі неоднакова по своїй легкості.
Властивості і ефекти легкої води
Ізотопологі відрізняються один від одного за фізичними, хімічними і біологічними властивостями (табл.4).
Таблиця 4. Зміна фізичних властивостей води при ізотопний заміщення
Рівноважний тиск парів у ізотопологов води різниться, і має велике значення. Чим менше маса молекули води, тим вище тиск пара, а це означає, що пар, рівноважний з водою, завжди збагачений легкими ізотопами кисню і водню. Щодо малої маси елементів різниця мас ізотопів велика, тому вони здатні сильно Фракціоновані в природних процесах: D / H → 100%, 18 O / 16 O → 12,5%. Ізотопи водню і кисню найбільш ефективно фракционируют в процесах випаровування-конденсації і кристалізації води.
Результати експериментальних досліджень свідчать про відмінності фізико-хімічних властивостей легкої води і деионизированной води природного ізотопного складу [10].
Важкі ізотопологі в природній воді є домішками по відношенню до 1 H2 16 O, які за деякими дослідженнями можна розглядати як дефекти структури [11].
Усунення гетерогенності води за ізотопним складом призводить до збільшення її гомогенності. Легка вода є більш однорідною рідиною. Тяжелоізотопние молекули, що містяться у воді в природних концентраціях, практично не надають помітного впливу на неживі системи. Найбільшою мірою ефекти легкої води проявляються на біологічних об'єктах, для яких характерні каскадні реакції.
біологічні властивості
В якості універсальної середовища, в якій йдуть всі біологічні реакції, легка вода збільшує швидкість цих реакцій в порівнянні з водою природного ізотопного складу. Цей ефект відомий під назвою кінетичний ізотопний ефект розчинника [19].
Транспортні властивості легкої води доведені при вивченні впливу важких ізотопологов в складі природної води на динаміку виведення барвника метиленового синього з нюхової системи шпорцевих жаб [20].
Найбільш сильний вплив очищення води від важких ізотопологов надає на енергетичний апарат живої клітини. Дихальний ланцюг мітохондрій відрізняють каскадні реакції. Важкі ізотопологі уповільнюють швидкість реакцій дихального ланцюга. На прикладі реакції генерації перекису водню мітохондріями з бурштинової кислотою в якості субстрату експериментально доведений загальний інгібуючий ефект важких ізотопологов води. Зниження їх вмісту у воді до рівня нижче природних концентрацій деінгібірует і достовірно прискорює досліджену реакцію [21].
Токсікопротекторние властивості легкої води підтверджені експериментальними дослідженнями [27]. з яких випливає, що легка вода, очищена від важких ізотопологов, за рахунок своїх транспортних властивостей ефективно виводить токсини і продукти метаболізму з організму.
Також відзначено вплив легкої води на пацієнтів з цукровим діабетом II типу. Результати відкритого предклініческіх дослідження тривалістю 90 днів показали, що під дією легкої води у добровольців знизився підвищений рівень глюкози натще і знизилася інсулінорезистентність [28].