重水

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重水
IUPAC名
Deuterium oxide
别名 水-d2
一氧化二氘 氧化氘
识别
CAS号 7789-20-0
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
NFPA 704.svg
0
1
0
 
相关物质
相关溶剂 丙酮甲醇
相关化学品 水蒸气
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。
第二次世界大戰期間挪威Vemork生產的重水。

重水(或称氘化水,化学式D2O或者2H2O)是的一種,它的摩尔质量比一般水要重。普通的水(H2O)是由兩個只具有質子原子和一個16原子所組成,但在重水分子內的兩個氫同位素,比一般氫原子有各多一個中子,因此造成重水分子的質量比一般水要重。地球上的水大約有 3,200分之一是半重水(HDO)。

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,重水的凝固点(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[编辑]

  • 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,因此輕水式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。重水反應堆不單可以使用普通鈾,而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的納粹德國印度巴基斯坦以色列北朝鮮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[编辑]

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有絲分裂,引起需要迅速代謝的身體組織變壞。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[编辑]

地球上的水大约有 3,200分之一是半重水(HDO)。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。