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重水

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重水化学式D2O,又称氧化氘。1931年H.C.尤莱在把4L液氢在-259℃下缓慢蒸发到剩余数毫升,光谱分析时发现了重氢“D”,称氘。氘 (deuterium) 的意思是2,表示原子量等于2的氢同位素。由重氢和氧组成的化合物称重水,分子量为20.028,比普通水分子量18.016高出约11%。纯重水在1933年就已制得。普通水中所含重水很少,约占普通水质量的0.02%,自然界没有富含重水的源泉。

重水分子间氢键力较大,分子间缔合度也较大,所以它的熔点、沸点比水高。常温下重水的蒸气压比水小,这是水精馏法富集重水的理论根据。在25℃时重水的粘度比水大2.3%,致使许多电解质在重水中的电导率比水中小。重水的介电常数低于水,盐类在重水中的溶解度一般小些,在25℃时1g水能溶解0.3592g氯化钠,但1g重水只能溶解0.3056g; 在25℃时,碘在四氯化碳和水间的分配系数是85:1,而在四氯化碳和重水间的分配系数是103:1。重水表面张力、离子积([D+7][OD+]=2×10-15)的数值都比水小,重水的反应速度比水的同样反应要慢些。

重水有吸水的性质,和浓硫酸相象,必须将它保存在密封的容器内。

重水的主要用途是在核反应堆中做“减速剂”,减小中子速度,控制核裂变过程,也是冷却剂。重水和氘在研究化学和生理变化中是一种宝贵的示踪材料,例如,用稀重水灌溉树木,可以测知水在这些植物中每小时可运行十几米到几十米。测定饮过大量稀重水的人尿中的氘含量,知道水分子在人体中停留时间平均为14天。用氘代替普通氢,可以研究动植物消化和新陈代谢过程。浓的或纯重水不能维持动植物生命,重水对一般动植物的致死浓度为60%。

生产重水的方法很多,曾用过电解法、水精馏法等,现在利用H2S/H2O双温交换法,先把重水富集约15%后,再电解富集成99.8%,该法成本低廉。


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