激光机的工作原理:请问重水是什么?

来源:百度文库 编辑:杭州交通信息网 时间:2024/04/29 05:05:44

重水(或称氘化水,化学式D2O或者2H2O)是水的一种,它的质量比一般水要重。普通的水(H2O)是由两个只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,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。在自然界中,重水的含量很少。
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,重水的溶点和沸点比普通水稍高,在一个大气压力下,重水的溶点是摄氏3.82度,沸点是摄氏101.4度。
密度方面,在摄氏20度和一个大气压力的环境下,重水的密度是1.105g/cm3。由于重水比普通水不容易被电解为氢和氧,以及与普通水相比,其含量稀少的关系,人们便以电解的方式来提炼纯度更高的重水。因此,重水的价格也比较昂贵。
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。
用途
使用核磁共振分析时倘若溶剂是水,而研究的对象是氢,可以使用重水作溶剂。
中子减速剂:某些核子反应堆使用重水来减慢中子的速度,让它们有机会与铀反应。轻水亦可以作减速剂,但因为轻水会吸收中子,因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀,而不能使用普通铀,否则将不能达到临界质量。重水反应堆不单可以使用普通铀,而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散,重水的生产和出售在很多国家都受到限制。
健康问题
一般相信重水并不属于有毒物质,但是人体内的某些代谢需要轻水,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。
提炼方法
地球上的水若有 3,200分之一是半重水 (HDO)。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,是因为重氢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,重水便会因为水份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。

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。

重水与我们平时喝的水是兄弟。我们喝的水叫轻水,轻水由一个氧原子和两个氢原子组成,重水由一个氧原子和三个氢原子组成。重水比轻水重,它用于工业,轻水的用途谁都知道。

我给你来个直观的:核电厂的废料,生产核武器的必要原料。

重水即是水中的氢原子在只有一个质子的情况下又加了一个中子,可用来做核工业的冷却剂与慢化剂,有放射性。H原子分为氕H氘D氚T,重水的氢原子为氘D,分子式为D2O

D2O
D为重氢,即核内有一个中子的氢的同位素