重水是什麼
重水是氘水,是由氘和氧組成的化合物,也稱為氧化氘,分子式D2O,相對分子質量20.0275,比水(H2O)的相對分子質量18.0153高出約11%,因此叫做重水。重水在外觀上和普通水相似,只是密度略大,為1.1079g/cm3,冰點略高,為3.82℃,沸點為101.42℃。
重水與普通水看起來十分相像,是無臭無味的液體,它們的化學性質也一樣,不過某些物理性質卻不相同。普通水的密度為1g/cm3,而重水的密度為1.056g/cm3;普通水的沸點為100℃,重水的沸點為101.42℃;普通水的冰點為0℃,重水的冰點為3.8℃。此外,普通水能夠滋養生命,培育萬物,而重水則不能。不過,重水的特殊價值體現於原子能技術應用中。製造威力巨大的核武器,就需要重水來作為原子核分裂反應中的減速劑,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%(質量分數)。
重水的主要用途是在核反應爐中做“減速劑”,減小中子速度,控制核分裂過程,也是冷卻劑。重水和氘在研究化學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執行十幾米到幾十米。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於原子能技術應用中,要製造威力巨大的核武器,就需要重水作為原子核分裂反應中的減速劑。使用核磁共振分析時倘若溶劑是水,而研究的物件是氫,可以使用重水作溶劑。中子減速劑:某些核子反應爐使用重水來減慢中子的速度,讓它們有機會與鈾反應。輕水亦可以作減速劑,但因為輕水會吸收中子,因此輕水式反應爐必須使用濃縮鈾,而不能使用普通鈾,否則將不能達到臨界質量。
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