重水

（反）轻水

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重水：重氢与氧的化合物叫重水，比重1.1，冰点3.8℃，沸点101.4℃，用作核反应堆的减速剂及氢弹、核聚变中的燃料。
轻水：即普通水，在原子能工业中相对于“重水”而称之为“轻水”。

重水zhong shui

化学式D²O，又称氧化氘。1931年H.C.尤莱在把4L液氢在-259℃下缓慢蒸发到剩余数毫升，光谱分析时发现了重氢“D”，称氘。氘 (deuterium) 的意思是2，表示原子量等于2的氢同位素。由重氢和氧组成的化合物称重水，分子量为20.028，比普通水分子量18.016高出约11%。纯重水在1933年就已制得。普通水中所含重水很少，约占普通水质量的0.02%，自然界没有富含重水的源泉。重水在外观上和普通水相似，但许多物理性质不同，其比较见下表。

普通水和重水的一些物理性质

性 质	H2O	D2O
相对密度 (20℃) 凝固点/℃ 沸 点/℃ 蒸发热/kJ·mol-1 熔化热/kJ·mol-1 凝固点降低/℃	0.997 0.00 100 40.67 6.008 1.86	1.108 3.79 101.41 41.6 6.276 2.00

重水分子间氢键力较大，分子间缔合度也较大，所以它的熔点、沸点比水高。常温下重水的蒸气压比水小，这是水精馏法富集重水的理论根据。在25℃时重水的粘度比水大2.3%，致使许多电解质在重水中的电导率比水中小。重水的介电常数低于水，盐类在重水中的溶解度一般小些，在25℃时1g水能溶解0.3592g氯化钠，但1g重水只能溶解0.3056g; 在25℃时，碘在四氯化碳和水间的分配系数是85:1，而在四氯化碳和重水间的分配系数是103:1。重水表面张力、离子积([D⁺⁷][OD⁺]=2×10^-15)的数值都比水小，重水的反应速度比水的同样反应要慢些。
重水有吸水的性质，和浓硫酸相象，必须将它保存在密封的容器内。
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%。
生产重水的方法很多，曾用过电解法、水精馏法等，现在利用H₂S/H₂O双温交换法，先把重水富集约15%后，再电解富集成99.8%，该法成本低廉。

重水

亦称“氧化氘”。氢的同位素（氘）和氧的化合物。无色、无臭、无味的液体。普通水中重水约占0.015%，其物理性质与普通水有一定差异。熔点3.82℃，沸点101.42℃, 比重1.105 (20℃时)。重水应用于核反应堆，可作为中子减速剂和载热剂。重水电解所得的氘是制造氢弹的装料。

重水zhongshuiheavy water

氘与氧组成的水。它的化学式为D₂O。因为它的密度比普通水大，故称重水。在常温常压下，它是无色、无臭的液体。
1931年，H·C·尤里等发现氘后，又发现电解槽废液中氘的浓度增加，提出用电解水法浓缩重水的设想。1933年，G·N·路易斯等反复电解10L电解槽废液后，得到0.5μL重水，其浓度约为65.7%，再电解后得到近乎纯的重水。用这最初的微滴重水，测定了它的某些物理常数。重水的相对分子质量为20.0275，比普通水的相对分子质量18.0153高出约11%，所以其物理性质和普通水有一定的差异。重水的熔点为3.82℃，沸点为101.42℃，密度(25℃)为1.10445g/cm³。
重水的中子吸收截面特别小(仅为5.3×10-4靶恩)，是热中子反应堆最理想的慢化剂。美国在20世纪50年代建成的萨凡纳河生产堆、加拿大核电站使用的动力堆以及许多国家建成的一些研究堆都使用重水作慢化剂。重水中含有的氘是热核武器（氢弹）和聚变动力堆燃料的一个重要组成部分。因此重水是国家极重要的战略物资。在第二次世界大战期间，同盟国和纳粹德国都十分重视重水的生产并极端保密。当同盟国了解到纳粹德国在挪威的诺尔斯克厂正在大规模生产重水时，于1943年先是派别动队进行袭击，后来又用飞机进行轰炸，使纳粹德国研制核武器的努力严重受挫。美国在1943年建成一批大型重水生产厂，年产量约20t。到90年代世界许多国家都能生产重水，年生产能力约达2000t。中国自50年代起开发重水生产，80年代开始出口重水。国际市场上每吨重水的价格约为23万美元。
重水资源十分丰富，海水中的含量达5×10¹⁴t。但是，天然水中的重水浓度很低，仅0.015%，而反应堆使用的重水要求纯度达99.75%。因此，重水生产的特点是：分离级数多、平衡时间长、处理物料量大和能耗大。由天然浓度富集到约1%的方法选择十分重要，重水生产的成本主要取决于初富集段的成本。重水生产的主要方法有下列三种：
❶精馏法：利用氘化合物的蒸气压特点而富集。主要原料为氢、氨、水等。液氢精馏的分离系数大，但低温技术和设备限制了生产规模。水精馏操作简单可靠，但因分离系数小而能耗过大。氨精馏的分离系数略大于水，潜热小，但受氨源限制，用作初富集方法不经济；
❷电解法：电解水时，氘的电解分离系数可达10左右。电解法在20世纪50年代以前是生产重水的主要方法，现因能耗太大，已不单独使用；
❸化学交换法：目前生产重水最经济的方法。化学交换法的实际操作过程分为单温交换法和双温交换法。其中，利用硫化氢和水的双温交换过程是目前工业规模生产低浓重水的主要方法。另外，还在开发中的方法有吸氢合金吸附分离法和激光分离法等。

重水

heavy water