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重水是水吗?
2018-4-30 0:17:00           作者: 科普中国

1893年4月29日,美国化学家尤里出生于印第安纳州沃克顿。1932年他发现了重水及重氢同位素,并因此荣获了1934年诺贝尔化学奖。那么,重水是水吗?

冰在0℃开始融化。这是大家都熟悉的事儿。

然而,世界上竟有“热冰”——它在3.8℃方才融化!

是不是结成这种冰的水不纯呢?不,这是道道地地的水,但又与普通的水不一样,它叫重水。

重水是水。普通水的分子,是由一个氧原子与两个氢原子组成的。重水的分子,也是由一个氧原子与两个氢原子组成。重水与普通水的不同,只是在于组成重水的氢原子不是普通的氢原子,而是重氢,学名叫做“氘”[dāo]。重氢也是氢:普通氢原子的原子核是由一个质子组成的,而重氢的原子核除了有一个质子外,还多含有一个中子。1升重水比1升普通水大约重105.6克。

重水是水吗?

在外貌上,重水与普通水差不多,都是没颜色的、透明的、流来流去的液体。但是,它俩貌似神离,脾气可大不相同:如果你用重水养金鱼的话,鱼儿没多久就肚皮朝天地死去了,喝了重水的老鼠,也会很快丧命;普通的水在100℃就沸腾了,重水在101.4℃才沸腾;盐类在重水里的溶解度比在普通水里要小些;许多化学反应进行的速度,在重水里也要比普通水里慢一些。

更奇怪的是:当用电流电解水时,普通水的分子很容易被电流“拆开”成氢气与氧气,从两极跑掉。而重水几乎不会被电解!

重水是水吗?

在大自然中,普通的水大约有140万万亿吨那么多,重水却很少,在100吨水里大约含有17千克重水。现在,人们就是利用电流来大批大批地电解水。久而久之,因为重水不易被电解,电解液里重水的浓度便越来越大,最后把电解液蒸馏一下,就制得了很纯的重水。这样,制备重水常常要消耗掉大量的电能,提炼1千克重水比熔炼1吨铝所需的电能还大3倍!

在大自然中,重水的分布是很不均匀的:雪、雨水与地表面的水里,重水很少。然而,在一些动植物体中,特别是一些矿物(如变质绿泥石)中,重水的含量却较多。

尽管为了得到一丁点儿的重水,要付出巨大的电能,人们还是大批大批地电解水来制备重水,而且即使这样做,重水仍然感到供不应求呢!

这是为什么?

原来,重水在现代原子能反应堆里,是一位非常重要的角色——减速剂。在所有的减速剂中,要数重水最好了,因为它几乎不吸收中子。

重水是在1932年才第一次被人们发现。短短的四十多年间,它成了一位非常重要的“人物”。在将来,重水将越发重要,人们称它为“未来的燃料”,因为重水是热核反应的“燃料”,是一种取之不尽、用之不竭,而释放出来的能量又是异常巨大的好“燃料”!

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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