氘 是什么意思

氘 是什么意思
氘 是什么意思

氘 是什么意思
读 刀
氘被称为“未来的天然燃料”
dāo
ㄉㄠˉ
氘为氢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,用于热核反应.
笔画数：6,部首：气,笔顺编号：311532
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性质
重氢
1.别名、英文名
氘[1]；Deuterium、Heavy hydrogen．
2.用途
核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂.
3.制法
(1)由重水电解.
(2)由液氢低温精镏.
4.理化性质
分子量： 4.032
三相点： -254.4℃
液体密度(平衡状态,-252.8℃)： 169kg/m3
气体密度(101.325千帕,0℃)：0.180kg/m3
比容(101.325kPa,21.2℃)： 5.987m3/kg
气液容积比(15℃,100kPa)： 974L/L
压缩系数：
压力kPa
100
1000
5000·
10000
温度℃
15
50
1.0087
1.0008
1.0060
1.0057
1.0296
1.0296
1.0600
1.0555
临界温度： -234.8℃
临界压力： 1664.8kPa
临界密度： 66.8kg/m3
溶化热(-254.5℃)(平衡态)：48.84kJ/kg
气化热△Hv(-249.5℃)： 305kJ/kg
比热容(101.335kPa,25℃,气体)：Cp=7.243kJ/(kg·K)
Cv=5.178kJ/(kK·K)
比热比(101.325kPa,25℃,气体)： Cp/Cv=1.40
蒸气压力(正常态,17.703)： 10.67kPa
(正常态,21.621)： 53.33kPa
(正常态,24.249K)： 119.99kPa
粘度(气体,正常态,101.325kPa,0℃)：0.010lmPa·S
(液体,平衡态,-252.8℃)：0.040mPa·s
表面张力(平衡态,-252.8℃)： 3.72mN/m
导热系数(气体101.325kPa,0℃)：0.1289w/(m·K)
(液体,-252.8℃)：’ 1264W/(m·K)
折射系数nv(101.325kPa,25℃)： 1.0001265
空气中的燃烧界限： 5%～75%(体积)
易燃性级别： 4
毒性级别：0
易爆性级别： 1
重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体,是普通氢的一种稳定同位素.它在通常水的氢中含0.0139%～0.0157%.其化学性质与普通氢完全相同.但因质量大,反应速度小一些.
5.毒性·安全防护
重氢无毒,有窒息性.
重氢有易燃易爆性,所以对此须引起足够的重视.其它参见氢
历史
1931年底,美国科学家哈罗德·克莱顿·尤里(Harold Clayton Urey)在蒸发了大量液体氢之后,利用光谱检测的方法发现了重氢.尤里因此在1934年获得诺贝尔化学奖.
根据尤里的建议,重氢被命名为Deuterium,在希腊语中是“第二”的意思.
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,反氘核於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.

发现氘的科学家尤里
同位素这个名词的西文isotope是英国人索迪（F. Soddy, 1877－1956）于1911年开始使用的.后来,另一位英国人阿斯顿（F. W. Aston, 1877—1945）,在1919年制成了质谱仪,可以用来分离不同质量的粒子,并且测定它们的质量.这就把研究同位素的方法提高了一大步.阿斯顿先后利用质谱仪发现了很多元素的同位素,他在71种元素之中,陆续找到了202种同位素之多,这为我们认识同位素,开始积累了大量资料.
最引人关注的是,氢有没有同位素的问题.为了寻找氢的同位素,人们前后用了十几年的时间,而没有得出肯定的结果.1931年初,有人从理论上推导,认为应该有质量数为2的氢同位素存在,并且估算出2H:1H=1:4500的比例.1931年年底,美国哥伦比亚大学的尤里教授和他的助手们,把四升液态氢在三相点14°K下缓慢蒸发,最后只剩下几立方毫米液氢,然后用光谱分析.结果在氢原子光谱的谱线中,得到一些新谱线,它们的位置正好与预期的质量为2的氢谱线一致,从而发现了重氢.尤里对它定了一个专门名,称deuterium,中文译氘,符号D.后来英、美的科学家们又发现了质量为3的tritium,中文译为氚,符号T,是具有放射性的另一重要氢同位素.
氖的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事.尤里因此在1934年荣获了诺贝尔化学奖金.他的声誉从此飞跃,可是他并未停止不前,后来还继续完成了很多重要研宪工作.现在最常见的是氧化氘（又名重水）,它的主要特性：氧化氘最大密度的温度是11.22℃（普通水是4.08℃）,熔点是3.82℃,沸点是101.42℃,这些特性与普通水都大不相同.重水易于用电解水而取得,所以电费低廉的北欧能大量生产.后来重水成为制造氢弹的重要材料之一.
以上简单地叙述了一下氘和重水,是想由此引起人们对这位化学家尤里的重视.他是去年一月六日才以八十六岁的高龄病故的.下面(此文发表于 1982年—编者注)扼要地介绍他的生平和业绩,表示我们对他的敬念.哈罗德·克莱顿·尤里（Harold Clayton Urey）于1893年4月29日生在美国西北部印第安纳州的一个农民家庭里.中学毕业之后,他先在一个农村的小学里教了三年书.后来才进了蒙大拿州立大学,他当时的主修课是生物学,以化学作为副系.可是他一生的主要成就,却由副系化学提供了基础.他毕业后得到了奖学金,从1921年到1923年在美国加州大学进修.成绩优异,三十岁时,取得了博士学位.1923年他又得了出国进修的奖学金,去丹麦跟波尔教授专门研究原子结构理论.尤里回国以后,先在约翰·霍普金斯大学担任讲师.1929年到哥伦比亚大学担任化学系副教授,他在这里和别人合作,写了一本专著,书名是《原子、分子和量子》（Atoms、Molecules and Quanta）.这是用英文写的关于量子力学的名著之一.这说明了尤里对于量子力学和热力学,以及核结构的成就,本来早已经达到相当高的水平了.在这期间,他用光谱法发现了惊人的氢同位素之一,氘.尤里从此以后,成为同位素化学方面公认的权威.经过他的研究,使同位素的分离开始有了化学方法.由于这种方法的成功,很多同位素才成为化学的、生物学的、地质学等方面的示踪物.在二次世界大战时,他利用同位素化学的丰富知识对最后战胜日本起了重大的作用.过去同位素的分离,只是在极小的范围内,用实验室的规模进行的.二次大战期间,尤里领导了一批助手,使重水分离和铀同位素的大规模分离,得以实现,这一技术方面的成功,便第一批原子弹的生产,成为可能.战后,尤里接受了芝加哥大学的聘请,担任教授.在这里,他发表了一篇极重要的论文,这篇论文的题目是《同位素物质的热力学性质》.此后,尤里利用了高度精确的质谱仪,来检验地质和海洋中的氧同位素的百分比.由于这项技术的成功,他能相当准确地计算出七千万年前海洋的温度.
他在1952年发表了宇宙间元素丰度的数据,发展了元素起源和宇宙学理论.地的专著《行星：其起源和发展》( The Planets：Their Origin and Development)一书中,从化学过程来讨论太阳系演化的学说,指出行星是由围绕在原始太阳周围的尘埃聚集成的.地球的原始大气应当和现在的木星大气相似,主要由甲烷、氨和氢所组成.地球现在的大气是经几个长期阶段的变化形成的.1953年尤里和学生米勒（Stanley L.Miller）设计了一套仪器,模拟原始地球大气的成份和条件,在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中,连续进行了一星期的火花放电后,形成了十多种氨基酸.这说明了原始大气产生蛋白质的可能.这为研究生命起源问题开展了重要途径.1968年他六十五岁时,被加州大学聘为海洋研究所的高级研究员,他又提出了太阳系由陨石形成的理论,并认为在别的行星上也可能产生生命.尤里还是研究月球表面的专家.阿波罗登月取回月岩的样品,就是由尤里主持参加研究的.在海盗号火箭探索火星计划中,尤里又担任重要顾问.尤里在四十一岁时荣获诺贝尔化学奖外,他还先后得到各国政府、学术团体和科学组织授予的三十多种奖章和奖品,美国一些大学授给他十六个荣誉博士学位,其他国家的大学也曾授予他九个荣誉学位.这说明了世界上学术界对他的科学成就之重视.在尤里一生的最后十年中,他把很多精力放在反对原子武器的破坏作用上.他早就认为美国不可能独占核武器,他主张美国和苏联都应当减少原子武器,使世界长期和平可能达到.他在临终之前,还一再强调,原子能只能用于和平目的.他多年来所做的大量公开讲演讲和文字呼吁,曾经得到美国好些知识分子的同情,尽管有人不同意尤里的一些观点,但没有人怀疑,他的主张是真诚的和发自内心的.哈罗德.尤里的业绩将永垂于化学史上.
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”.