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人喝了重水會怎么樣 超重水

重水喝了

重水(人喝了重水會怎么樣)19 23:56中小企業科技故事
世界上總會有一些奇怪的問題，比如重水能不能喝，它是什么味道？
什么是重水？簡單來說就是分子中的氫被氘取代的水 。原子在自然界有三個兄弟，分別是氫-1、氫-2和氫-3，為方便起見，俗稱氘和氚 。
三兄弟的區別主要在于原子核的中子數 。氘是我們一般語境下默認的氫，由一個質子和一個電子組成，而氘比氘多一個中子，多兩個氚 。

自然界中絕大多數氫以氘的形式存在，相對豐度為99.9844%，而氘的豐度相對較低，約為0.0156% 。至于氚，由于豐度小于0.001%，一般記錄為微量 。
在最近的日本福島核廢水事件中，氚含量是要討論的關鍵問題 。
氚具有放射性，β衰變的半衰期為12.43年，衰變產物氦-3太輕，無法逃逸到宇宙中 。自然界中很少發現氚，一般認為是宇宙輻射與高層大氣中的氫相互作用產生的 。總量只有7.3公斤左右 。然而，自核技術誕生以來，人類產生的氚已經超過了自然存量的5倍 。
來自日本福島的一百萬噸核廢水
雖然氘和氚的原子組成不同，但它們的化學性質差別很小 。當它們與氧反應時，它們都可以生成水，這被稱為H2O、D2O(氧化氘)和T2O(氧化氚) 。D2O和T2O通常被稱為重水和超重水 。
正因為三者很多性質相同，氚也是核廢水中最難分離去除的物質 。含氚超重水的危害無需過多解釋 。放射性這個詞已經總結了很多 。
但是，沒有放射性的重水比超重水有趣多了 。
因為重水的密度比水高10%，所以重水冰在水中可以沉到底 。
隨著氘的發現，重水幾乎為人所知 。1931年，美國科學家哈羅德·克萊頓·尤里發現了氫的同位素氘，他獲得了1934年的諾貝爾化學獎 。
1933年，尤里的導師吉爾伯特·牛頓·路易斯通過電解水生產了0.5毫升的重水，純度為65.7% 。
哈羅德·克萊頓·尤里
早年制重水的方法是簡單粗暴的電解水 。從現象上看，電解水時陰極產生的氫中輕同位素的比例較高，留在電解槽中的水中氘的含量變高 。
重水電解的原理涉及動力學同位素效應 。雖然同位素的化學性質非常相似，但在反應速率和平衡常數方面存在差異 。
反應速率的變化與核量子效應有關 。簡單來說，較重的同素異形體振動頻率較低，大多數情況下需要更多的能量來斷裂化學鍵 。
然而，天然水中的氘并不總是以D2O的形式存在，而更有可能以HDO(半重水)的形式存在 。在電解水的過程中，當HDO分子達到一定比例時，水分子之間會發生氫離子交換，D2O的比例會變高 。
當電解生產重水的方法出現時，它很快被應用于實踐 。1934年，也就是路易制造出高純度重水的第二年，挪威建造了文默克水力發電廠，利用豐富的水資源電解水生產出硝酸肥料所需的氫氣 。
挪威文默克水電站
商機就藏在其中 。生產肥料需要的是電解水產生的氫氣，而留在電解池里的是重水 。雖然實際情況沒有那么簡單粗暴，但是方向是對的 。
果不其然，制氫廠分析了電解的殘渣，發現氘和氫的比例是1:48，遠高于自然的1: 6400 。盡管其中大多數是HDO半重水，但它們也是非常有價值的 。
因此，挪威水電公司接受了制氫廠負責人提出的用電解液副產品制備重水的建議 。雖然該工藝需要大量級聯電解室，消耗大量電力，但這并不妨礙挪威水電公司成為第一家向科學界供應重水的制造商 。
挪威制造的安瓿中的重水
然而，重水的故事才剛剛開始 。1938年末，德國人發現中子轟擊鈾可以引起核裂變，1939年末，蘇聯人得出結論，重水和石墨是鈾反應堆唯一可行的慢化劑，鈾反應堆需要大約15噸重水 。
重水因能減緩鏈式核反應產生的中子而成為戰略物質，各國都非常重視 。從1940年到二戰，挪威的重水工廠都在納粹德國的控制之下，幾乎所有的重水都是大量購買的 。
為了阻止納粹的核研究，盟軍對重水廠展開了一系列的突襲和破壞行動，為世界做出了一定的貢獻 。當然，從事后的角度來看，挪威的重水工廠即使開足馬力，也很難生產出足夠的重水供反應堆運行 。
盟軍越過多山的高原，摧毀了納粹控制下的重水工廠 。
總之，重水一出現在人們的視野中就與核反應聯系在一起，以至于很多人對它的第一印象是極其危險，其實并非如此 。
那時候，科學家的好奇心是無窮的 。早在發現氘的時候，就已經有人喝重水了 。
喬治·赫維西和氘的發現者尤里是好朋友 。1934年，赫維西讓尤里去弄幾升重水 。當然純度不是特別高，只有0.6% 。

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