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重水的特性與主要用途
閱讀：2923 發(fā)布時間：2022-8-10重水（Deuterium oxide）是由氘和氧組成的化合物,，也稱為氧化氘，分子式D2O，相對分子質(zhì)量20.0275,，比水（H2O）的相對分子質(zhì)量18.0153高出約11%，因此叫做重水,。由于氘與氫的性質(zhì)差別極小,，因此重水和普通水化學(xué)性質(zhì)也很相似，重水的離子積常數(shù)為1.6*10-15,。在天然水中,，重水的含量約占0.02%。重水電解速率比普通水要小,，可以用電解法將其提取,。重水與普通水沸點(diǎn)有一定差別，因此也可以用蒸餾法進(jìn)行提純,。
特性
重水在外觀上和普通水相似,，只是密度略大，為1.1079g/cm3,，冰點(diǎn)略高,，為3.82℃，沸點(diǎn)為101.42℃,。參與化學(xué)反應(yīng)的速率比普通水緩慢,、重水的一個分子是由兩個重氫原子和一個氧原子組成，其分子式為D2O,，相對分子質(zhì)量是20,。
重水與普通水看起來十分相像，是無臭無味的液體,，它們的化學(xué)性質(zhì)也一樣,，不過某些物理性質(zhì)卻不相同。普通水的密度為1g/cm3,，而重水的密度為1.056g/cm3,；普通水的沸點(diǎn)為100℃，重水的沸點(diǎn)為101.42℃,；普通水的冰點(diǎn)為0℃,，重水的冰點(diǎn)為 3.8℃。此外,，普通水能夠滋養(yǎng)生命,，培育萬物，而重水則不能使種子發(fā)芽,。人和動物若是喝了重水,，還會引起死亡。不過，重水的特殊價值體現(xiàn)于原子能技術(shù)應(yīng)用中,。制造威力巨大的核.武.器,，就需要重水來作為原子核裂變反應(yīng)中的減速劑，作中子的減速劑,，也可作為制重氫的材料,，普通水中含量約為0.02%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。
重水制成的冰會沉入水中,。
重水主要用于核反應(yīng)堆中作減速劑,，它可以減小中子的速率，使之符合發(fā)生裂變過程的需要,。重水也是研究化學(xué)和生理變化中使用過的材料,。濃而純的重水不能維持動植物的生命，其致死濃度為60%～80%,。
重水和普通水一樣,，也是由氫和氧化合而成的液體化合物，不過,，重水分子和普通水分子的氫原子有所不同,。我們知道，氫有3種同位素,。一種是氕,，它只含有一個質(zhì)子。它和一個氧原子化合可以生成普通的水分子,。另一種是重氫——氘,。它含有一個質(zhì)子和一個中子。它和一個氧原子化合后可以生成重水分子,。還有一種是超重氫——氚,。它含有兩個中子和一個質(zhì)子。
重水外觀上和普通水相似,，是無色,、無嗅無味的液體。密度比普通水大,，熔點(diǎn),、沸點(diǎn)比普通水高，由于重水分子量大,，運(yùn)動速度慢,，所以在高山上的冰雪中，特別是在南極的冰雪中重水含量微乎其微,，水（氧化氫）的密度最小,，是地球上最輕的水。重水在自然界中分布較少，在普通水中約含重水0.015%,。由于含量少,，制備難，所以它的售價較高（約16元/毫升）,。
重水雖然在尖.端技術(shù)上是寶貴的資源,，但對人卻是有害的。人是不能飲用重水的,，微生物、魚類在純重水或含重水較多（超過80%）的水中,，只要數(shù)小時就會死亡,。相反，含重水特別少的輕水,，如雪水,，卻能刺激生物生長。
主要用途
重水的主要用途是在核反應(yīng)堆中做“減速劑",，減小中子速度,，控制核裂變過程，也是冷卻劑,。重水和氘在研究化學(xué)和生理變化中是一種寶貴的示蹤材料,，例如，用稀重水灌溉樹木,，可以測知水在這些植物中每小時可運(yùn)行十幾米到幾十米,。測定飲過大量稀重水的人尿中的氘含量，知道水分子在人體中停留時間平均為14天,。用氘代替普通氫,，可以研究動植物消化和新陳代謝過程。濃的或純重水不能維持動植物生命,，重水對一般動植物的致死濃度為60%,。
重水的特殊價值體現(xiàn)于原子能技術(shù)應(yīng)用中，要制造威力巨大的核.武.器,，就需要重水作為原子核裂變反應(yīng)中的減速劑,。
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(yīng)堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機(jī)會與鈾反應(yīng),。輕水亦可以作減速劑,，但因?yàn)檩p水會吸收中子，因此輕水式反應(yīng)堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾,，否則將不能達(dá)到臨界質(zhì)量,。重水反應(yīng)堆不單可以使用普通鈾，而且會把鈾-238轉(zhuǎn)化成為可制作核.彈的钚,。印度,、巴基斯坦、以色列,、北朝鮮都是以這樣方法制造核燃料,。為了防止核子武.器擴(kuò)散，重水的生產(chǎn)和出售在很多國家都受到限制,。
重水在尖.端科技中有十分重要的用途,。原子能發(fā)電站的心臟是原子反應(yīng)堆，為了控制原子反應(yīng)堆中核裂變反應(yīng)的正常進(jìn)行,，需要用重水做中子的減速劑．電解重水可以得到重氫,，重氫是制氫.彈的原料，中國已于1967年6月17日成功地爆炸了第一顆氫.彈,，增漲了中國人民的志氣．更重要的是重氫進(jìn)行核聚變反應(yīng)時,，可放出巨大的能量，而且不會污染環(huán)境．有人計算推測,，如果將海水中的重氫都用于熱核反應(yīng)發(fā)電,，其總能量相當(dāng)于全部海洋都變成了石油。