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¿Es cierto que el agua pesada no es azul?

Creo haber visto esta afirmación en algún lugar de Internet hace mucho tiempo. En concreto, se afirmaba que la diferencia podía observarse llenando un tubo largo y recto con agua ligera y otro con agua pesada, y mirando a través de ambos tubos en sentido longitudinal (de modo que la luz tenga que recorrer la longitud de los tubos antes de llegar al ojo), con lo cual el agua ligera se vería azul, como ocurre en los océanos, y el agua pesada no. La explicación que se dio fue que el agua pesada tiene un espectro vibratorio diferente debido a la mayor masa del $^2$ H, lo que parecía perfectamente plausible.

Sin embargo, ya no soy capaz de encontrar una fuente para esta afirmación, lo cual es extraño porque si fuera cierta, seguramente no sería tan difícil encontrar una fuente.

83voto

Ian Puntos 2182

Basándome en su descripción, puede que haya encontrado el artículo que vio originalmente, o al menos uno muy similar.

Investigadores del Dartmouth College publicaron un artículo $\mathrm{^1}$ en el que informan, entre otras cosas, de los resultados de ver papel blanco iluminado por el sol a través de dos longitudes de plexiglás de 3 metros; una llena de $\ce{H2O}$ y uno con $\ce{D2O}$ . Efectivamente, debido a la menor frecuencia de la absorción máxima de $\ce{D2O}$ en las longitudes de onda del rojo al IR cercano, el color azul característico del $\ce{H2O}$ es mucho menos pronunciada en $\ce{D2O}$ . Este sitio web se basa en el artículo publicado y muestra además una fotografía del color azul $\ce{H2O}$ a la izquierda con el mucho menos coloreado $\ce{D2O}$ a la derecha:

Tube of H2O (blue,left) and an empty tube (clear,right)

  1. " ¿Por qué es azul el agua? ", Charles L. Braun y Sergei N. Smirnov, J. Chem. Edu., 1993, 70(8), 612

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mbx Puntos 498

Este parece ser el caso. No tengo imágenes de los distintos tipos de agua, pero encontré este espectro IR-visible superpuesto de agua y agua pesada:

Water and heavy water spectrum

Como usted ha dicho, la presencia de deuterio desplaza el espectro de absorbancia del agua pesada más hacia la región IR, haciéndola incolora.

El sitio web en el que encontré esto ( http://www.webexhibits.org/causesofcolor/5B.html ) explica con detalle por qué el agua y otros compuestos presentan colores particulares.

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wbeaty Puntos 151

Si lo viste durante la era online de los 90, bien podrían haber sido enlaces de referencia en mi antiguo sitio web, de este artículo sobre conceptos erróneos de la física en la escuela primaria.

Por aquel entonces yo asesoraba sobre libros de texto, y esta página era mi esfuerzo por causar problemas/realizar una educación viral/convertir a niños inocentes en pensadores críticos. Acampaba en los grupos de noticias apropiados, así como en muchos foros de física de los años 90, y me encontraba con la controversia de aquellos que se negaban a aceptar que el agua pudiera tener un color azul (ya que, después de todo, ningún texto de ciencias de primaria lo mencionaba).

Además de la revista JCE y el artículo de Dartmouth, otra referencia del artículo es Espectro de absorción de agua de la Universidad LSB, en el que se analiza en profundidad la absorción vibracional del H2O y, en concreto, se señala el espectro plano del D2O y su coloración debida por completo a la dispersión Rayleigh.

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Por desgracia, nadie mantiene el agua pesada en tanques de kilolitros, de interior blanco y techo abierto. :) Si vas a montar uno tú mismo, te recomiendo un montaje a fondo escalonado pintado de blanco, para mostrar el efecto de color como con este ejemplo con H2O, o otra.

8voto

plurby Puntos 111

El problema con la respuesta dada en las otras dos respuestas (hasta ahora) es que afirman que el agua tiene la inusual propiedad de tener transmitido luz roja filtrada/absorbida para que la transmitido la luz es azul. No tengo ningún problema con eso. Los autores del artículo de J.Chem Ed. continúan hablando sobre la observación de reflejado luz de un lago de Colorado o del Caribe. Ahí hay que tener cuidado, la luz reflejada no es claramente lo mismo que la luz transmitida y la inclusión de esas escenas es una distracción. Los dos tubos están claramente indicados para ser izquierda = agua, derecha = aire (debido al coste de D 2 O por encima de su presupuesto). Tampoco tengo ningún problema con la afirmación de que el espectro de absorción visible del agua pesada es, esencialmente, plano (aunque preferiría un espectro de mayor resolución, así como una línea de base nivelada). (Esta afirmación ignora los efectos ópticos no lineales, lo cual es bastante razonable). Sin embargo, hay una clara diferencia entre decir que hay poca absorbancia y que el agua pesada es incolora. Dispersión se ocurrir. Incluso en D 2 O, se producirá dispersión. véase Dispersión Rayleigh. Es inherente a la naturaleza eléctrica de la materia. Así, las longitudes de onda azules se dispersarán más que las rojas, independientemente de otras interacciones específicas. El agua pesada es incolora y el cielo no es azul. Si estás de acuerdo con esta afirmación, entonces ya hemos terminado, pero quizás deberías echar un vistazo al exterior en un día despejado, si tienes la suerte de vivir en algún lugar donde no hayamos ensuciado el aire con polución. Ahora bien, hacen falta kilómetros de cielo, no estoy seguro de cuánta agua líquida haría falta para tener un efecto de dispersión apreciable. En cualquier caso, un enfoque reductivo de la cuestión del color debería, tarde o temprano, sintetizar todas las causas del color en un todo (gesalt). Si X es una función de A, B y C, entonces mostrar que la X de un material está dominada por A mientras que la X de otro material no lo está no dice nada sobre lo que es X para el segundo material. Hay que incluir todas las contribuciones. Por si sirve de algo, ser completamente incoloro sería un acto de equilibrio entre todos los factores (A, B, C, ..) y sería bastante inusual. Por lo general, sólo consideramos que el color es relevante para la longitud del camino óptico previsto, por lo que el color suele depender del contexto. Luz reflejada, luz transmitida, luz de corto recorrido, luz de largo recorrido, luz blanca, luz de color, etc., etc.

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Rostock Puntos 101

El agua pura en grandes cantidades es de un llamativo color azul. La primera vez que vi un gran tanque de PE de agua de ósmosis inversa me sorprendió su color azul. Es azul porque el segundo sobretono del estiramiento O-H a unos 3400 números de onda absorbe cerca de 700nm eliminando algo de luz roja. El tramo O-D se encuentra a unos 2400 números de onda, por lo que sus sobretonos siguen estando en el infrarrojo cercano y no afectan al espectro visible.

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