一種水形式，其中兩個(gè)氫原子都是氘同位素（重氫），而不是原位素（輕氫）。在制藥、診斷、水文學(xué)和科學(xué)研究與制造行業(yè)以及纖維光學(xué)和半導(dǎo)體行業(yè)的氘氣體中都有應(yīng)用，在核反應(yīng)堆中做 “減速劑”，減小中子速度，控制核裂變過(guò)程，也是冷卻劑。還可用于包括制藥、診斷、水文學(xué)、科學(xué)研究和制造業(yè)，以及光纖和半導(dǎo)體工業(yè)的氘氣體制造。

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據(jù)信，地球上能找到的大多數(shù)氘（重氫）與目前在宇宙中發(fā)現(xiàn)的其他非常輕的同位素一起在大爆炸大約10分鐘后形成。最近，2.5億年前，地球上的大多數(shù)氘原子被并入水分子中。天然氫的一小部分，氘同位素（僅占所有氫同位素的0.015%），現(xiàn)在最常見(jiàn)于HDO分子的形式。從那時(shí)起，氘繼續(xù)以這種形式被發(fā)現(xiàn)，最終在1931年被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)為重水。

美國(guó)化學(xué)家哈羅德·C。Urey和他的同事Ferdinand G.一起工作。Brickwedde和George M.墨菲于 1931 年發(fā)現(xiàn)了氘。由于這一發(fā)現(xiàn)，他于1934年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。自氘首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，該物質(zhì)的許多變體和格式已被創(chuàng)建和發(fā)現(xiàn)，例如氧化氘。

純重水D2O是氘氫重穩(wěn)定同位素的氧化物，用符號(hào)2H或D表示。在物理和化學(xué)上，它幾乎與普通的“輕”水H2O相同，然而，它的密度高出10%。正是這種更高的密度給這種化合物起了個(gè)綽號(hào)“重水”。

重水（D2O）的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
D2O是Harold Urey于1932年發(fā)現(xiàn)D2O后不久用于代謝研究的首批同位素示蹤劑之一，Schoenheimer、Rittenberg和Ussing的開(kāi)創(chuàng)性作品展示了將D2O的氘納入許多代謝池4。一旦引入細(xì)胞池，D2O將在整個(gè)身體水分中平衡，并通過(guò)涉及水的凝結(jié)/水解反應(yīng)融入代謝物；至關(guān)重要的是，這以恒定和可預(yù)測(cè)的方式發(fā)生5。通常，每公斤身體水吞咽0.1毫升，即成年人吞咽5-7毫升。這將血液中的D2O含量從150ppm增加到約300ppm，隨后半衰期為幾天，降至正常水平。許多此類(lèi)測(cè)試沒(méi)有報(bào)告負(fù)面影響6,7。使用適當(dāng)?shù)腄2O劑量，可以測(cè)量大量代謝過(guò)程，從合成氘化前體并隨后將其納入聚合物，例如，可以將丙氨酸分解為蛋白質(zhì)，將葡萄糖分解為糖原，脂肪酸轉(zhuǎn)化為甘油三酯，將核糖糖糖糖轉(zhuǎn)化為核酸4。要達(dá)到10%的體水水平，這可能是有毒的，也可能不是有毒的，70公斤重的人（含約50升體水）必須快速飲用5升純D2O。這似乎不太可能是故意的，也不太可能是偶然的。發(fā)現(xiàn)人液體中高達(dá)23%的D2O濃度在短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有毒性8。由于酶活性的抑制，高劑量和長(zhǎng)期接觸對(duì)真核生物有毒，因?yàn)殡吞贾g的鍵強(qiáng)度比氫9強(qiáng)10倍。D2O對(duì)原核生物的毒性比對(duì)真核生物的毒性小得多。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)，一些細(xì)菌和藻類(lèi)可以在純D2O中生長(zhǎng)，盡管通常比H2O10生長(zhǎng)得慢。氧化氘也用于藥理學(xué)，其中H/D替代可以延長(zhǎng)藥物制劑的半衰期，通常對(duì)藥物的藥代動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生有利影響11,12。氘化形式的藥物的作用通常與質(zhì)子形式不同。一些氘化藥物的運(yùn)輸過(guò)程不同。氘化也可能改變藥物代謝（代謝轉(zhuǎn)換）的途徑。新陳代謝的變化可能會(huì)導(dǎo)致作用持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)和毒性降低11,12。

D2O的電子行業(yè)應(yīng)用。
光發(fā)射二極管（OLED）
氫/氘原發(fā)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)為OLED材料的降解機(jī)理提供了有用的信息。因此，用C-D鍵取代OLED中的不穩(wěn)定C-H鍵，在不降低效率的情況下將設(shè)備壽命增加了五倍13。

光纖
在從D2O中提取并沉積到Si的光纖氘中，通過(guò)將其移至1620納米波長(zhǎng)來(lái)減少吸收損失，波長(zhǎng)超出了正常工作范圍14,15，從而提高了光纖的使用壽命和效率，幾倍16。

其他應(yīng)用程序。
氘氧化物通常用于重水電解過(guò)程，以生產(chǎn)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)至關(guān)重要的氘氣體。例如，由于同位素動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，用氘取代氫可以大大降低金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中的熱電子降解效應(yīng)。據(jù)報(bào)道，晶體管壽命改善了10-50倍17。氧化氘還被用作水文學(xué)、生態(tài)學(xué)、昆蟲(chóng)學(xué)、采礦業(yè)和其他追蹤研究必不可少但放射性同位素不適用18-20的例子中的非放射性示蹤劑。

結(jié)論
在當(dāng)代研究中，D2O為創(chuàng)造更全面的體內(nèi)代謝表型圖景提供了機(jī)會(huì)，為臨床應(yīng)用和個(gè)性化醫(yī)學(xué)新興領(lǐng)域提供了一個(gè)獨(dú)特的發(fā)展平臺(tái)9。D2O可以在不冷藏的情況下長(zhǎng)期保持疫苗（包括脊髓灰質(zhì)炎疫苗）的穩(wěn)定性21。在高科技和電子行業(yè)，氘氧化物提高了OLED的壽命和性能，提高了光纖的使用壽命和效率。

水和氧化氘（重水）的物理特性在幾個(gè)方面有所不同。例如，在給定溫度下，重水的離解程度低于輕水。此外，D+離子的真實(shí)濃度低于相同溫度下的輕水樣品的H+離子。在比較OD-和哦-離子。對(duì)于重水，Kw D2O（25.0°C）=1.35×10-15，中性水的[D+]必須等于[OD-]。因此，pKw D2O = p[OD?] + p[D+] = 7.44 + 7.44 = 14.87（25.0 °C），中性重水在25.0°C時(shí)的p[D+]為7.44。

重水的pD通常使用pH電極測(cè)量，該電極提供pH值（表觀）值或pHa，在不同溫度下，可以從直接測(cè)量的pH值表中估計(jì)真正的酸性pD，因此pD+ = pHa（pH表的明顯讀數(shù)）+0.41。堿性條件下的電極校正為重水的電極校正為0.456。然后堿性校正是pD+ = PHa（pH值表的明顯讀數(shù)）+0.456。這些校正與p[D+]和p[OD-]的0.44差異與重水中的相應(yīng)校正略有不同。

重水的稠度比普通水高10.6%，如果沒(méi)有設(shè)備，如果冷凍樣品掉入正常水中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)重水的物理特性不同，因?yàn)樗鼤?huì)下沉。如果水是冰冷的，也可以觀察到重冰的融化溫度更高：它在3.7°C融化，因此不會(huì)在冰冷的正常水中融化。