重水

✍ dations ◷ 2024-09-20 08:13:46 #重水

氧化氘 (deuterium oxide) 水-d2 (water-d2) 一氧化二氘 (dideuterium monoxide)重水（或称氘代水，化学式D2O或者2H2O）是水的一种，它的摩尔质量比一般水要重。普通的水（H2O）是由两个只具有质子的氢原子和一个氧16原子所组成，但在重水分子内的两个氢同位素氘，比一般氢原子有各多一个中子，因此造成重水分子的质量比一般水要重。地球上水中的氢原子大约有6,400分之一是氘。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。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。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。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。

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