重水

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重水
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  checkY
SMILES
 
  • [2H]O[2H]
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
 
相关物质
相关溶剂 丙酮甲醇
相关化学品 超重水
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。
第二次世界大戰期間德占挪威Vemork生產的重水。

重水,或称氘代水一氧化二氘化学式為D2O或2H2O,是的一種,它的摩爾质量比一般水要大。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。地球上水中的氢原子大約有6,400分之一是氘。

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

健康問題

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。[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

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。

参阅

参考资料

  1. ^ 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). 
  2. ^ 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). 
  3. ^ 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]. (原始内容存档于2021-05-16).