7789-20-0

中文名稱重水

英文名稱 DEUTERIUM OXIDE

CAS 7789-20-0

EINECS 編號 232-148-9

分子式可溶于D2O

MDL 編號 MFCD00044636

分子量 20.03

MOL 文件 7789-20-0.mol

更新日期 2025/02/20 16:53:42

7789-20-0 結構式

基本信息物理化學性質(zhì) 安全數(shù)據(jù) 應用領域制備方法常見問題列表圖譜信息知名試劑公司產(chǎn)品信息

基本信息

中文別名

氧化氘
重水
氧化氚
重水, 99.8% (同位素標記)
重水, 99.95% (同位素標記)

英文別名

DEUTERIUM OXIDE
DEUTERIUM OXIDE- D
HEAVY WATER
WATER-D2
WATER, HEAVY
(2H2)Dihydrogenoxide
(2H2)Oxidane
D2O
Deuteriumoxid
deuteriumoxide(heavywater)
Dideuterium oxide
dideuteriumoxide
Heavy water-d2
Heavyice
heavywater-d2
Ice-d
Ice-d2
schweresWasser
water(sup2)-h2
water,heavy(d2-o)

所屬類別

無機化工：非金屬氧化物和過氧化物

物理化學性質(zhì)

外觀性質(zhì)重水是水的一種，它的質(zhì)量比一般水要重。重水分子內(nèi)的兩個氫同位素，比一般氫原子有各多一個中子，因此造成重水分子的質(zhì)量比一般水要重。密度:1.1熔點:3.82 °C沸點:101.4 °C折光率nD20:1.3278
普通的水(H2O)是由兩個只具有質(zhì)子的氫原子和一個氧16原子所組成，但在重水分子內(nèi)的兩個氫同位素，比一般氫原子有各多一個中子，因此造成重水分子的質(zhì)量比一般水要重。在自然界中，重水的含量很少。　　　　由于普通水和重水都是由相同數(shù)量的氫和氧原子組成，兩者的化學反應皆會接近相同。但在物理上，重水的凝固點（即固態(tài)水的熔點）和沸點比普通水稍高，在一個大氣壓力下。

熔點3.8 °C(lit.)

沸點101.4 °C

密度1.107 g/mL at 25 °C

蒸氣壓27.464hPa at 25℃

折射率n20/D 1.328(lit.)

閃點101.4°C

儲存條件Store below +30°C.

酸度系數(shù)(pKa)pK (25°) 14.955 (molarity scale); 16.653 (mole fraction scale): A. K. Covington et al., J. Phys. Chem. 70, 3820 (1966)

形態(tài)液體

顏色無色

PH值7 (H2O, 20℃)

相對極性0.991

水溶解性可與水混溶。

敏感性濕氣敏感

Merck14,2940

檢測方法NMR

Dielectric constant78.3（25℃）

介電常數(shù)78.3（25℃）

穩(wěn)定性穩(wěn)定的。吸濕性。

InChIKeyXLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N

CAS 數(shù)據(jù)庫7789-20-0(CAS DataBase Reference)

存儲注意事項氮氣保護

存儲注意事項濕度敏感

EPA化學物質(zhì)信息Water-d2 (7789-20-0)

安全數(shù)據(jù)

危險性符號(GHS) GHS hazard pictograms

GHS07

警示詞警告

危險性描述H315-H319-H335

防范說明P261-P271-P280

安全說明S24/25

WGK Germany3

RTECS號ZC0230000

F3-10

TSCAYes

海關編碼28451000

毒害物質(zhì)數(shù)據(jù)7789-20-0(Hazardous Substances Data)

應用領域

用途一

用于NMR，使用核磁共振分析時倘若溶劑是水，而研究的對象是氫，可以使用重水作溶劑。　中子減速劑：某些核子反應堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機會與鈾反應。輕水（普通水）亦可以作減速劑，但因為輕水會吸收中子，因此輕水式反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質(zhì)量。重水反應堆不單可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉(zhuǎn)化成為可制作核彈的钚。

制備方法

方法1

液氫精餾法：該方法具有分離系數(shù)大，能耗較低的優(yōu)點，但對低溫技術要求高，所用原料要有很高的純度，操作難度較大。H2，HD，D2的沸點分別為20.39K，22.13K，23.57K。在低D濃度時，實際上為H2-HD二元混合物。因歧化反應2HD=D2+H2不能自動進行，天然液氫精餾時首先得到的是純HD，HD通過催化劑使歧化反應達到平衡后，再精餾可制得純D2。D2與O2燃燒即可獲得純D2O。

常見問題列表

理化性質(zhì)

重水亦稱“氧化氘”、“氘水”，是氫的重同位素(氘)和氧的化合物，是氘的最重要的化合物，因為它的密度比普通水大，故稱重水，化學式D2O，在常溫常壓下，為無色無臭的液體，這種水含有質(zhì)量為普通氫兩倍的氫的同位素。

與普通水相比，其化學性能相對不活躍，比重1.10775(25℃)，熔點3.82 ℃，沸點為101.42℃。自然水中重水含量為1/5000，在普通水中，重氫與氫的比例約為1:6000，在死?；蛏詈Ｖ械奶N藏量相對豐富些。自然界沒有富含重水的源泉。重水在外觀上和普通水相似，但許多物理性質(zhì)不同，重水分子間氫鍵力較大，分子間締合度也較大，所以它的熔點、沸點比水高。常溫下重水的蒸氣壓比水小，這是水精餾法富集重水的理論根據(jù)。在25℃時重水的粘度比水大2.3%，致使許多電解質(zhì)在重水中的電導率比水中小。重水的介電常數(shù)低于水，鹽類在重水中的溶解度一般小些，在25℃時1g水能溶解0.3592g氯化鈉，但1g重水只能溶解0.3056g; 在25℃時，碘在四氯化碳和水間的分配系數(shù)是85：1，而在四氯化碳和重水間的分配系數(shù)是103：1。重水表面張力、離子積([D+7][OD+]=2×10-15)的數(shù)值都比水小，重水的反應速度比水的同樣反應要慢些。
重水有吸水的性質(zhì)，和濃硫酸相象，必須將它保存在密封的容器內(nèi)。重水可用于原子反應堆中作核減速劑和減熱潤滑劑。
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使用歷史

1931年，H·C·尤里等發(fā)現(xiàn)氘后，又發(fā)現(xiàn)電解槽廢液中氘的濃度增加，提出用電解水法濃縮重水的設想。1933年，G·N·路易斯等反復電解10L電解槽廢液后，得到0.5μL重水，其濃度約為65.7%，再電解后得到近乎純的重水。用這最初的微滴重水，測定了它的某些物理常數(shù)。重水的相對分子質(zhì)量為20.0275，比普通水的相對分子質(zhì)量18.0153高出約11%，所以其物理性質(zhì)和普通水有一定的差異。重水的熔點為3.82℃，沸點為101.42℃，密度(25℃)為1.10445g/cm3。
重水的中子吸收截面特別小(僅為5.3×10-4靶恩)，是熱中子反應堆最理想的慢化劑。美國在20世紀50年代建成的薩凡納河生產(chǎn)堆、加拿大核電站使用的動力堆以及許多國家建成的一些研究堆都使用重水作慢化劑。重水中含有的氘是熱核武器(氫彈)和聚變動力堆燃料的一個重要組成部分。因此重水是國家極重要的戰(zhàn)略物資。在第二次世界大戰(zhàn)期間，同盟國和納粹德國都十分重視重水的生產(chǎn)并極端保密。當同盟國了解到納粹德國在挪威的諾爾斯克廠正在大規(guī)模生產(chǎn)重水時，于1943年先是派別動隊進行襲擊，后來又用飛機進行轟炸，使納粹德國研制核武器的努力嚴重受挫。美國在1943年建成一批大型重水生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量約20t。到90年代世界許多國家都能生產(chǎn)重水，年生產(chǎn)能力約達2000t。中國自50年代起開發(fā)重水生產(chǎn)，80年代開始出口重水。國際市場上每噸重水的價格約為23萬美元。
參考資料：陳德第,李軸,庫桂生主編.國防經(jīng)濟大辭典.北京：軍事科學出版社.2001。

主要用途與作用

重水可用做核裂變動力反應堆中的中子減速劑和載熱劑，也可用于化學和生物學研究。重水電解所得的氘是制造氫彈的裝料。
重水的主要用途是在核反應堆中做“減速劑”，減小中子速度，控制核裂變過程，也是冷卻劑。重水和氘在研究化學和生理變化中是一種寶貴的示蹤材料，例如，用稀重水灌溉樹木，可以測知水在這些植物中每小時可運行十幾米到幾十米。測定飲過大量稀重水的人尿中的氘含量，知道水分子在人體中停留時間平均為14天。用氘代替普通氫，可以研究動植物消化和新陳代謝過程。濃的或純重水不能維持動植物生命，重水對一般動植物的致死濃度為60%。

海洋重水

由重氫和氧化合而成的水，由于分子中含有重氫，而且也確實比普通水重，所以就稱作 “重水” (D2O)。重水是一種巨大的能源，可作原子能反應堆的減速劑和傳熱介質(zhì)，也是制造氫彈的原料，由重氫的核聚變反應可以釋放出巨大的能量。海水中含有200萬億噸的重水，因此從海水中提取重水一經(jīng)實現(xiàn)，世界海洋就能為人類提供取之不盡、用之不竭的能量。
現(xiàn)在較大規(guī)模地生產(chǎn)重水的方法，有蒸餾法，電解法，化學交換法和吸附法等。蒸餾法是用于分離重水的最初方法之一，這種方法建立在輕水 (H2O)、半重水 (HDO) 和重水的蒸氣壓不同的基礎上。美國建立的第一個生產(chǎn)重水的工廠就是應用這種方法，當然后來由更經(jīng)濟的方法所取代?，F(xiàn)在化學法較為常用，也比較經(jīng)濟。用硫化氫(HDS)一水雙溫交換法從海水中生產(chǎn)重水，就是其中的一種，交換按下列反應進行： H2O (液) +HDS (氣)==HDO(液)+H2S在低溫下 (25℃)，氣體硫化氫氘 (HDS) 中的氘，轉(zhuǎn)移到液體水中去變成HDO，在高溫下 (100℃)，HDO中的氘轉(zhuǎn)移到H2S中去，成為HDS，這樣就從水中提出了氘，在整個過程中D2O：H2S=1：71600，因此H2S用量相當大，但比水蒸法仍然小不少，所以它的設備較小，造價較低，一般說來，此法初步濃縮重水也比較經(jīng)濟。硫化氫氣體雖然有毒，腐蝕性強，但從當前來看，這種方法還是比其它方法為好，因而是目前使用最廣的方法。
H2S-H2O雙溫交換法流程圖：

危害性

1、氘影響生物體有絲分裂，損傷DNA修復酶，造成DNA密碼錯亂，DNA損傷會延續(xù)終身。
2、重水作用于DNA，影響遺傳因子機能會引起惡性腫瘤。
3、氘會抑制一些生物酶的作用，影響DNA復制的生物酶在重水中的反應速度降低一半。

制備方法

重水資源十分豐富，海水中的含量達5×1014t。但是，天然水中的重水濃度很低，僅0.015%，而反應堆使用的重水要求純度達99.75%。因此，重水生產(chǎn)的特點是：分離級數(shù)多、平衡時間長、處理物料量大和能耗大。由天然濃度富集到約1%的方法選擇十分重要，重水生產(chǎn)的成本主要取決于初富集段的成本。重水生產(chǎn)的主要方法有下列三種：①精餾法：利用氘化合物的蒸氣壓特點而富集。主要原料為氫、氨、水等。液氫精餾的分離系數(shù)大，但低溫技術和設備限制了生產(chǎn)規(guī)模。水精餾操作簡單可靠，但因分離系數(shù)小而能耗過大。氨精餾的分離系數(shù)略大于水，潛熱小，但受氨源限制，用作初富集方法不經(jīng)濟;②電解法：電解水時，氘的電解分離系數(shù)可達10左右。電解法在20世紀50年代以前是生產(chǎn)重水的主要方法，現(xiàn)因能耗太大，已不單獨使用;③化學交換法：目前生產(chǎn)重水最經(jīng)濟的方法?；瘜W交換法的實際操作過程分為單溫交換法和雙溫交換法。其中，利用硫化氫和水的雙溫交換過程是目前工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)低濃重水的主要方法。另外，還在開發(fā)中的方法有吸氫合金吸附分離法和激光分離法等。