重水
此条目介绍的是分子式为D2O的重水。关于重水的其他用法，请见“重水 (消歧义)”。 |
| 重水 | |
|---|---|
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| IUPAC名 [2H]2-water [2H]2-水 | |
| 别名 | 氘代水 氧化氘[1] 水-d2[2] 一氧化二氘 |
| 识别 | |
| CAS号 | 7789-20-0 
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| SMILES |
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| RTECS | ZC0230000 |
| 性质 | |
| 化学式 | D2O |
| 摩尔质量 | 20.04 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 无色透明液体 |
| 密度 | 1.1056 g/mL (20°C, 液) 1.0177 g/cm3 (m.p., 固) |
| 熔点 | 3.82 °C, 38.88 °F (276.97 °K) |
| 沸点 | 101.4 °C, 214.56 °F (374.55 °K) |
| 黏度 | 0.00125 Pa·s, 20 °C |
| 偶极矩 | 1.87 D |
| 危险性 | |
| MSDS | External MSDS |
| NFPA 704 |
 0
1
0
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| 相关物质 | |
| 相关溶剂 | 丙酮、甲醇 |
| 相关化学品 | 水、超重水 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
重水，或称
由于普通水和重水都是由相同数量的氢和氧原子组成，两者的化学反应皆会接近相同。但在物理上，重水的凝固点（即固态水的熔点）和沸点比普通水稍高，在一个大气压力下，重水的凝固点是摄氏3.82度，沸点是摄氏101.4度，密度为1.1056g/cm3。
有另一种重水称为半重水（HDO）它只有一个氢原子是多一个中子的重氢。一般的半重水都并不纯正，通常是50%HDO，25%的H2O 及 25%的D2O。除了由重氢组成的重水分子外，还有一种由重氧原子（氧17或氧18）组成的重水分子，称为“重氧水”。由于分离出重氧水分子的难度较高，因此提炼纯正重氧水的成本会比重氢水为高。
用途
[编辑]- 使用核磁共振分析时倘若溶剂是水，而研究的对象是氢，可以使用重水作溶剂。
- 中子减速剂：某些核子反应堆使用重水来减慢中子的速度，让它们有机会与铀反应。轻水（普通水）亦可以作减速剂，但因为轻水会吸收中子，因此轻水反应堆必须使用浓缩铀，而不能使用普通铀，否则将不能达到临界质量。重水反应堆不但可以使用普通铀，而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。纳粹德国、印度、巴基斯坦、以色列、朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散，重水的生产和出售在很多国家都受到限制。
健康问题
[编辑]一般重水并不属于有毒物质，但是人体内的代谢需要轻水，所以如果只喝重水会生病。情形就好像空气中最主要的成分氮气是无毒的，但吸入纯氮会因为缺氧致死。以老鼠做的实验发现重水能抑制细胞的有丝分裂，引起需要迅速代谢的身体组织变坏。[3]实验中的老鼠连续数天只喝重水后，体内约一半的体液变成重水；这时症状开始出现，需要快速细胞分裂的组织，如发根及胃膜最先出现毛病。本来快速增长的癌细胞生长速度亦出现减慢，不过减慢的程度并不足以令重水作为可行的治疗方法。
提炼方法
[编辑]地球上的水分子中大约有3,200分之一是半重水（HDO），也即6,400分之一的氢原子是氘。半重水可以透过电解及蒸馏，或以化学方法从普通水中提炼出来。可以使用化学方法，是因为氘及普通氢原子由于质量稍为不同，所以化学反应的速度有异。当水中的半重水到了相当的浓度，重水便会因为水分子之间交换氢原子而慢慢出现。要从半重水再提炼纯正的重水亦可使用电解、蒸馏及化学方法。但是电解及蒸馏所需要的能量会非常巨大，因此一般这一步只会使用化学方法。
参阅
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Parpart, Arthur K. The permeability of the mammalian erythrocyte to deuterium oxide (heavy water). Journal of Cellular and Comparative Physiology. December 1935, 7 (2): 153–162 [2014-12-29]. doi:10.1002/jcp.1030070202. （原始内容存档于2017-12-12）.
- ^ Svishchev, I. M.; Kusalik, P. G. Dynamics in liquid water, water-d2, and water-t2: a comparative simulation study. The Journal of Physical Chemistry. January 1994, 98 (3): 728–733 [2014-12-29]. doi:10.1021/j100054a002. （原始内容存档于2021-05-15）.
- ^ 罗夏. 這杯重水喝起來甜甜的，我可以再來一杯嗎？. PanSci 泛科学. [2021-05-04]. （原始内容存档于2021-05-16）.
