重水是什么水
重水是氘水,化学式是D2O。重水的一个分子是由两个重氢原子和一个氧原子组成,其分子式为D2O,相对分子质量是20,重水在自然界中分布较少,在普通水中约含重水0.015%,由于含量少,制备难,它比黄金还重要。
重水可以用来干什么
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%。
重水的特殊价值体现于原子能技术应用中,要制造威力巨大的核武器,就需要重水作为原子核裂变反应中的减速剂。
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。
重水在尖端科技中有十分重要的用途。电解重水可以得到重氢,重氢是制氢弹的原料。更重要的是重氢进行核聚变反应时,可放出巨大的能量,而且不会污染环境.有人计算推测,如果将海水中的重氢都用于热核反应发电,其总能量相当于全部海洋都变成了石油。
重水能喝吗
重水虽然在尖端技术上是宝贵的资源,但对人却是有害的。人是不能饮用重水的,微生物、鱼类在纯重水或含重水较多(超过80%)的水中,只要数小时就会死亡。相反,含重水特别少的轻水,如雪水,却能刺激生物生长。
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。因为重水中的D比H多一个中子,D重量是H的两倍,导致其化学性质发生一定的改变以及物理性质的大幅改变。D的各种键比H强,而且更重的D的转移速率会比H慢很多,导致关于D的化学反应会发生减速,干扰生物体正常代谢。
重水提炼方法
地球上的水约有3200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。