重水,或称氘代水一氧化二氘化学式为D2O或2H2O,是的一种,它的摩尔质量比一般水要大。普通的水(H2O)是由两个只具有质子原子和一个16原子所组成,但在重水分子内的两个氢同位素,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。

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。
第二次世界大战期间德占挪威Vemork生产的重水。

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,在一个大气压强下,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

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

  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. ^ 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).