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阅读 7539 次 历史版本 1个 创建者:莱布尼 (2010/7/6 20:15:40)  最新编辑:莱布尼 (2010/7/6 20:15:47)
拼音:dāo
英文:deuterium
同义词条:重氢
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  中文名称:氘
  英文名称:deuterium

  定义:的非放射性同位素,符号D。氢气中含氘约0.016%,常温下为气体。氘与氧化合能生成重水(D2O),氘主要存在于重水中。
  所属学科: 大气科学(一级学科) ;大气化学(二级学科)

  氘,元素的一种稳定形态同位素,也被称为重氢,元素符号一般为D或2H。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一。常温常压下为无色无味的气体。
  

发现

 
  自1919年F.W.阿斯顿用质谱仪发现大多数元素同位素后,人们试图发现氢的重同位素,并用来解释的原子量1.00777小数上的增值。1919年,O.斯特恩M.福尔默尔企图用扩散法分离氢同位素,未得到预期的结果。1927年阿斯顿以16O的原子量为16.00000作基准测得氢的原子量为1.00778,与化学法测得的氢原子量 1.00777相符而认为氢是单一同位素的元素。1929年发现天然氧是由三种同位素组成的,从而出现了原子量化学标度和物理标度的差异。质谱法测定的氢原子量换算成化学标度后变成1.00756,比化学测定值小0.00021。1931年R.T.伯奇和D.H.门泽尔根据此差值指出,应有质量数为2的氢同位素存在,并估计出2H:1H=1:4500。
  
  1931年底H.C.尤里F.G.布里克韦德G.M.默菲将4升液氢在三相点温度(14K)缓慢蒸发到只剩1毫升残液,然后用光栅光谱分析,结果在巴耳末线中发现质量数为2的氢同位素的谱线,从而发现了重氢。尤里因此获得1934年诺贝尔化学奖
  

性质

 
  氕和氘的质量比为1:2,是所有稳定同位素中质量相差最大的一对同位素,因此表现在物理性质上的差异也最大(见表)



  氘具有较低的零点能和较小的碰撞频率,导致其化学反应性比氢低。氘的核自旋量子数为1,所以D2分子存在正仲分子。氘可以生成各种含氘化合物,最重要的氘化合物是重水
  

存在

 
  天然氢中含有质量数为1的(H)99.985%,质量数为2的氘(D)约0.015%,还含有痕量的质量数为3的氢的放射性同位素(T)约5×10_19%。氕和氘可以结合成三种分子:轻氢H2、半重氢HD和重氢D2
  
  由于H2+D22HD平衡的存在,且平衡常数约等于4,在天然氢中主要存在H2和HD分子。
  

分离

 
  液氢精馏是现代分离氘的有效方法之一。但在低温蒸馏时首先浓集的是HD,必须经催化剂转化为D2、HD、H2的平衡混合物后才能继续精馏浓集。
  

应用

 
  氘主要以重水的形式被使用。在涉及氢的化学反应和生物化学反应研究工作中,氘广泛用作示踪原子。它常用作离子源;用经加速器加速的氘核轰击其他原子核,可进行核反应的研究。氘还是重要的核燃料。

氘对人体的危害


  有科学研究表明,氘(D)对生命体的生存发展和繁衍是有害的。氘(D)置换氢原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力,造成双螺旋的相移、断裂、替换,使脱氧核糖核酸排列混乱,甚至重新合成,出现突变。生命机体对氘(D)没有任何抵御能力,一旦进入生命体后很难代谢出去,在体内有累加作用,所以高含量的氘(D)对人体的遗传、代谢和酶系等有不良影响。氘(D)的含量越高,对生命体的毒害就越大,因此包括人在内的各种动植物生命体始终都在受到不同程度的氘(D)中毒, 只不过它们现在对于自然中的150ppm比值的含氘(D)量已经产生了适应性。    

  氘(D)对生命体的作用,最直接的是通过水完成的。研究表明,在水中不论氘(D)的含量多少对生命体都是有毒的。如果自然水中D/H 超过了正常值150ppm时,对生命体的毒害就更大了。饮用水中的氘(D)浓度越低,氘(D)对人体所产生的有害影响就越小。    

  轻水试验表明,含氘(D)量低的雪水即轻水有抗衰老作用。科学家还指出,鲸鱼之所以长得很大,并生活在接近冰山的融冰边缘区域而不在赤道区,是因为寒冷极地附近水中的含氘(D)量少,鱼类和浮游生物也容易繁殖。 侏儒人和矮小动物主要生活在氘(D)含量多的赤道非洲西部,而大型非洲动物象和河马均在氘(D)的含量比正常值少的非洲东部。长寿的人也都生活在氘(D)含量少的北方和山地。   

  因此氕氧轻水是“生命之水”的“圣水”, 氘氧重水则是危害和毁灭生命的祸水。水中含氘(D)量的多少对生命体进退存亡发展的这个决定性作用。鉴于氘(D)对生命体潜在的威胁,现代科学家正试图创造一种氘(D)含量低的饮用水,以此提高人类的生活质量。目前,日本、欧洲、美国的科学家都开展了相关研究,我国科学家也正在对低氘水(DDW)作系统研究,相信很快就能为人们提供一种真正的“上善之水”。

反氘


  氘的对应反物质是反氘,其原子核拥有一颗反质子及反中子,反氘核于1965年最先由欧洲核子研究委员会(CERN)及美国布克海文国家实验室制成,但至今仍未曾成功造到一颗拥有正电子的完整反氘原子。

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