什么是重水,超重水,与水在化学性质方面有什么区别
重水(heavywater)是由氘和氧组成的化合物。分子式D2O,分子量20.0275,比普通水(H2O)的分子量18.0153高出约11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量约占0.015%。由于氘与氢的性质差别极小,因此重水和普通水也很相似。重水的离子积常数为1.6*10-15。重水在尖端科技中有十分重要的用途。原子能发电站的心脏是原子反应堆,为了控制原子反应堆中核裂变反应的正常进行,需要用重水做中子的减速剂。
超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。水在地球上的总重大约是140亿亿吨,其中重水还不到万分之二。为了得到一公斤重水就要消耗掉6万度电和一百吨水,这比砂里淘金花的代价要大得多,因而重水的价格要比金子贵。大自然中的重水非常少,而超重水就更加少了,在宽广无际的大海里,连十亿分之一也找不到,只有靠人工的方法去制造。一般是把金属锂放在原子反应堆中,在中子的轰击下,使锂转变为氚,然后与氧化合生成超重水。制造一公斤超重水要消耗近十吨的原子能量,而且生产很慢,一个工厂一年也不过制造几十公斤超重水,所以超重水的价格比重水还要贵上万倍,比金子要贵几十万倍。
虽然重水和超重水生产起来要花费很大代价,但人们还是在不断地制造着他们。这是什么缘故呢?
原来它们对人类也有很多好处。超重水,它具有很强的放射性,利用它的这个特性,科学家可以研究某些生物或化学过程的进展情况。比如让病人喝一点含有极少量超重水的茶,半小时后,就可以从尿中检查出放射性,一直到14天以后,放射性才消失,这说明水分在人体中停留的时间是14天。如果要研究某种化学过程中水的来龙去脉,但又不许加入别的东西来破坏化学反应,这时就可以在普通水中加入一些超重水,超重水流到哪儿,哪儿就出现放射性。科学家很容易用探测器测量出它的藏身之处。超重水还是制造核武器和生化实验的重要原料
轻水就是普通的水;重水又叫氧化氘或氘水,化学式是D2O。
重水的主要特性:
重水在外观上和普通水相似,只是密度略大,为1.1079克/立方厘米,冰点略高,为3.82℃,沸点为101.42℃。参与化学反应的速率比普通水缓慢、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。
重水主要用于核反应堆中作减速剂,它可以减小中子的速率,使之符合发生裂变过程的需要。重水也是研究化学和生理变化中使用过的材料。浓而纯的重水不能维持动植物的生命,其致死浓度为60%~80%。
重水生产重水和普通水一样,也是由氢和氧化合而成的液体化合物,不过,重水分子和普通水分子的氢原子有所不同。我们知道,氢有3种同位素。一种是氕,它只含有一个质子。它和一个氧原子化合可以生成普通的水分子。另一种是重氢——氘。它含有一个质子和一个中子。它和一个氧原子化合后可以生成重水分子。还有一种是超重氢——氚。它含有两个中子和一个质子。
重水外观上和普通水相似,是无色、无嗅无味的液体.密度比普通水大,熔点、沸点比普通水高.由于重水分子量大,运动速度慢,所以在高山上的冰雪中,特别是在南极的冰雪中重水含量微乎其微,水(氧化氢)的密度最小,是地球上最轻的水。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,所以它的售价较高。
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。
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