重水
此條目介紹的是分子式為D2O的重水。關於重水的其他用法，請見「重水 (消歧義)」。 |
| 重水 | |
|---|---|
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| IUPAC名 [2H]2-water [2H]2-水 | |
| 別名 | 氘代水 氧化氘[1] 水-d2[2] 一氧化二氘 |
| 識別 | |
| CAS號 | 7789-20-0 
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| SMILES |
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| RTECS | ZC0230000 |
| 性質 | |
| 化學式 | D2O |
| 摩爾質量 | 20.04 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 無色透明液體 |
| 密度 | 1.1056 g/mL (20°C, 液) 1.0177 g/cm3 (m.p., 固) |
| 熔點 | 3.82 °C, 38.88 °F (276.97 °K) |
| 沸點 | 101.4 °C, 214.56 °F (374.55 °K) |
| 黏度 | 0.00125 Pa·s, 20 °C |
| 偶極矩 | 1.87 D |
| 危險性 | |
| MSDS | External MSDS |
| NFPA 704 |
 0
1
0
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| 相關物質 | |
| 相關溶劑 | 丙酮、甲醇 |
| 相關化學品 | 水、超重水 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
重水，或稱
由於普通水和重水都是由相同數量的氫和氧原子組成，兩者的化學反應皆會接近相同。但在物理上，重水的凝固點（即固態水的熔點）和沸點比普通水稍高，在一個大氣壓力下，重水的凝固點是攝氏3.82度，沸點是攝氏101.4度，密度為1.1056g/cm3。
有另一種重水稱為半重水（HDO）它只有一個氫原子是多一個中子的重氫。一般的半重水都並不純正，通常是50%HDO，25%的H2O 及 25%的D2O。除了由重氫組成的重水分子外，還有一種由重氧原子（氧17或氧18）組成的重水分子，稱為「重氧水」。由於分離出重氧水分子的難度較高，因此提煉純正重氧水的成本會比重氫水為高。
用途
[編輯]- 使用核磁共振分析時倘若溶劑是水，而研究的對象是氫，可以使用重水作溶劑。
- 中子減速劑：某些核子反應堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機會與鈾反應。輕水（普通水）亦可以作減速劑，但因為輕水會吸收中子，因此輕水反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質量。重水反應堆不但可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的鈽。納粹德國、印度、巴基斯坦、以色列、北韓都是以這樣方法製造核燃料。為了防止核子武器擴散，重水的生產和出售在很多國家都受到限制。
健康問題
[編輯]一般重水並不屬於有毒物質，但是人體內的代謝需要輕水，所以如果只喝重水會生病。情形就好像空氣中最主要的成分氮氣是無毒的，但吸入純氮會因為缺氧致死。以老鼠做的實驗發現重水能抑制細胞的有絲分裂，引起需要迅速代謝的身體組織變壞。[3]實驗中的老鼠連續數天只喝重水後，體內約一半的體液變成重水；這時症狀開始出現，需要快速細胞分裂的組織，如髮根及胃膜最先出現毛病。本來快速增長的癌細胞生長速度亦出現減慢，不過減慢的程度並不足以令重水作為可行的治療方法。
提煉方法
[編輯]地球上的水分子中大約有3,200分之一是半重水（HDO），也即6,400分之一的氫原子是氘。半重水可以透過電解及蒸餾，或以化學方法從普通水中提煉出來。可以使用化學方法，是因為氘及普通氫原子由於質量稍為不同，所以化學反應的速度有異。當水中的半重水到了相當的濃度，重水便會因為水分子之間交換氫原子而慢慢出現。要從半重水再提煉純正的重水亦可使用電解、蒸餾及化學方法。但是電解及蒸餾所需要的能量會非常巨大，因此一般這一步只會使用化學方法。
參閱
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ 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. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔於2021-05-15）.
- ^ 羅夏. 這杯重水喝起來甜甜的，我可以再來一杯嗎？. PanSci 泛科學. [2021-05-04]. （原始內容存檔於2021-05-16）.
