超重水可以喝吗（重水是什么？）

重水（Deuterium oxide）是由氘和氧组成的化合物，也称为氧化氘，分子式D2O，相对分子质量20.0275，比水（H2O）的相对分子质量18.0153高出约11%，因此叫做重水。由于氘与氢的性质差别极小，因此重水和普通水化学性质也很相似，重水的离子积常数为1.6*10-15。在天然水中，重水的含量约占0.02%。重水电解速率比普通水要小，可以用电解法将其提取。重水与普通水沸点有一定差别，因此也可以用蒸馏法进行提纯。

CAS号：7789-20-0

MDL号：MFCD00044636

EINECS号：232-148-9

RTECS号：ZC0230000

PubChem号：24882119

1. 性状：无色、无味的液体，具有吸湿性，可与H

2

O任意混溶。

2. 密度（g/mL，25℃）：1.107

3. 熔点（ºC）：3.813

4. 沸点（ºC，常压）：101.431

5. 折射率（

）：1.328

6. 闪点（ºC）：101.4

重水在外观上和普通水相似，只是密度略大，为1.1079g/cm

3

，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D

2

O，相对分子质量是20。

重水与普通水看起来十分相像，是无臭无味的液体，它们的化学性质也一样，不过某些物理性质却不相同。普通水的密度为1g/cm

3

，而重水的密度为1.056g/cm

3

；普通水的沸点为100℃，重水的沸点为101.42℃；普通水的冰点为0℃，重水的冰点为 3.8℃。此外，普通水能够滋养生命，培育万物，而重水则不能使

种子发芽。人和动物若是喝了重水，还会引起死亡。不过，重水的特殊价值体现于原子能技术应用中。制造威力巨大的核武器，就需要重水来作为原子核裂变反应中的减速剂，作中子的减速剂，也

可作为制重氢的材料，普通水中含量约为0.02%（质量分数）。

重水制成的冰会沉入水中。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（约16元/毫升）。

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。

重水可以通过多种方法生产。最初的方法是用电解法，因为重水无法电解，这样可以从普通水中把它分离出来。还有一种简单方法是利用重水沸点高于普通水通过反复蒸馏得到。后来又发展了一些其他较佳的方法。

然而只有两种方法已证明具有商业意义：水-硫化氢交换法（GS法）和氨-氢交换法。

GS法是基于在一系列塔内（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和冷段的接合处排出，并且在下一级塔中重复这一过程。最后一级的产品（氘浓缩至高达30%的水）送入一个蒸镏单元以制备反应堆级的重水（即99.75%的氧化氘）。

重水的生产

氨-氢交换法可以在催化剂存在下通过同液态氨的接触从合成气中提取氘。合成气被送进交换塔，而后送至氨转换器。在交换塔内气体从塔底向塔顶流动，而液氨从塔顶向塔底流动。氘从合成气的氢中洗涤下来并在液氨中浓集。液氨然后流入塔底部的氨裂化器，而气体流入塔顶部的氨转换器。在以后的各级中得到进一步浓缩，最后通过蒸馏生产出反应堆级重水。合成气进料可由氨厂提供，而这个氨厂也可以结合氨——氢交换法重水厂一起建造。氨—氢交换法也可以用普通水作为氘的供料源。

利用GS法或氨—氢交换法生产重水的工厂所用的许多关键设备项目是与化学工业和石油工业的若干生产工序所用设备相同的。对于利用GS法的小厂来说尤其如此。然而，这种设备项目很少有“现货”供应。GS法和氨—氢交换法要求在高压下处理大量易燃、有腐蚀性和有毒的流体。因此，在制定使用这些方法的工厂和设备所用的设计和运行标准时，要求认真注意材料的选择和材料的规格，以保证在长期服务中有高度的安全性和可靠性。规模的选择主要取决于经济性和需要。因而，大多数设备项目将按照用户的要求制造。

最后，应该指出，对GS法和氨—氢交换法而言，那些单独地看并非专门设计或制造用于重水生产的设备项目可以组装成专门设计或制造用于生产重水的系统。氨—氢交换法所用的催化剂生产系统和在上述两方法中将重水最终加浓至反应堆级所用的水蒸馏系统就是此类系统的实例。

地球上的水约有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。