重水超重水和水的区别
从化学组成来看,一个普通的水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成。一个普通氢原子(又称氕)的原子核由一个质子组成,如果原子核中再多一个中子,则变成了氢的同位素——氘。由于多了一个中子,原子的质量增加,所以氘又被称为重氢(比重氢再多一个中子是氚,或称超重氢)。顾名思义,一个重水分子是由两个重氢原子和一个氧原子组成。
在大多数情况下,氘与普通的氢具有相同的化学性质,氘可以在化学键中取代氢。但由于原子核中多出了一个中子,有时又会表现出不同的性质。重水的密度、沸点以及冰点都要比普通水更高,如果把重水形成的冰块放入普通的水中,将会下沉。使用极少量重水的生物体通常不会受到影响,但如果数量过多将会导致其成键性质发生轻微改变,扰乱细胞的生物化学过程,最终引发死亡。
重水的主要作用是作为核反应堆中的减速剂。核反应堆的核裂变过程会释放出中子,它们的运动速度非常快。为了使链式反应更可控,必须使中子的速度慢下来。重水是一种良好的中子减速剂,可用于调整中子的速度。
氘是氢的一种稳定同位素,它不具有放射性,所以重水也不具放射性。在自然界中,大约每4000-7000个普通氢原子有一个氘原子。这意味着大约有两千万分之一的水分子是重水分子;也意味着每个人的身体里大约含有5克的天然重水,但这是无害的。如果高等生物中超过50%的水被重水取代,结果就是细胞功能障碍以及死亡。
轻水就是普通的水。
重水又叫氧化氘或氘水,化学式是D2O。它是重氢D和氧的化合物。重水是无色、无臭、无味的液体,但它的一些物理性质跟普通水稍有差异。
例如,重水的密度是1.1044g/cm3(25℃),而普通水是0.99701g/cm3(25℃)。这是重水得名的由来。重水的熔点是3.81℃,沸点是101.42℃。盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。
例如,在25℃,100g普通水中能溶解35.92gNaCl,而100g重水只能溶解30.56gNaCl。许多物质跟重水发生反应,反应比普通水慢。
重水对生物有不利影响:
植物种子浸在重水里不能发芽,鱼类在重水中会很快死亡。一般的普通水中含重水约0.015%。电解水时,由于普通氢气(H2)比重氢(D2)放出快6倍,所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馏法和化学交换法。
1935—1943年,挪威最早用电解法生产重水。我国在50年代起生产重水,80年代开始出口重水。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂(又叫减速剂)和冷却剂。重水分解时产生的氘是重要的热核燃料。在化学和生物学中,重水用作示踪物质来研究反应机理等。
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