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物理化學性質
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氘又稱重氫,符號D或2H,氫的一種同位素。氫氣中含氘0.02%。氘的大部分理化性質類似氫,在大多數情況下,氘的反應性較氕稍小。與氧化合而成重水(D2O)。氘主要以重水的形式被使用。人工加速的氘原子核能參與核反應,在熱核反應過程中釋放出巨大的能量,也用作氫反應機理的示蹤原子。
如果人體內氘含量過多,就無法生產足夠的能量,隨之而來就是疲勞、癌癥還有各種慢性病。很多人有這樣的病癥,就是因為體內環(huán)境的氘過多,而這又有很多原因,比如轉基因食物、工業(yè)化食品,還有居住于臨海地區(qū)等等。
工業(yè)化食品里面的氘水平是比較高的,這類食品食用過多,就會是人體氘含量增加。因為人體細胞本身就是一個去氘機,在正常的代謝過程中會去氘,如果體內氘水平太高,難以調整到一個正常的水平(130ppm),氘比較重就會攪亂蛋白質和DNA,從而引發(fā)癌癥。這其實不是因為致癌基因,20%的患癌癥病人基因是沒有突變的,是氘讓DNA變大,使細胞不斷分裂。
由于氘和氫的原子質量相差顯著,碳和氘形成的鍵會在較低的頻率上振動,其零點基礎能量比相應的碳氫鍵能量要低,而它們的過渡態(tài)活化能是相近的,所以使碳氘鍵斷裂比使碳氫鍵斷裂需要更多的能量。(簡而要之就是:碳氘鍵“生存”需要的能量比碳氫鍵低,拆散碳氘的結合需要更大的“動力”)。正因為打破碳氘共價鍵比碳氫鍵需要更大的能量,當化合物中的氫被氘取代后,化學反應的速率將顯著減緩。如果反應過渡態(tài)涉及到碳氫鍵的對稱斷裂,那么碳氫鍵上的氫被氘取代后,可以減慢反應速度85% 左右。理論上,如果碳氫鍵的斷裂涉及新陳代謝途徑的速率決定步驟,那么氫被氘取代后,其氘代化合物在生物體內由代謝酶所催化的代謝過程就會減慢或者中止(如細胞色素P450、單胺氧化酶和醛氧化酶等)。
自1931年美國H.C.尤里和F.G.布里克維德發(fā)現氘以來,氘的生物及生態(tài)學重要性立即引起許多研究者關注。 重水是由兩個重氫原子和一個氧原子組成的液體化合物,其分子式為 D2O。 由于氘對氕質量相差約 1倍,當H2O中的H為D取代后,雖然重水仍然是無色、無臭、無味的液體,但密度增大,熔點、沸點增高,電離度、粘度、離子遷移率、等理化學性質變化顯著。由于重水相對分子質量大,運動速度慢,所以在高山上的冰雪中,特別是在南極的冰雪中重水含量微乎其微,南極雪水的密度最小,是地球上最輕的水。 重水的特殊價值主 要體現在原子能技術應用中,原子反應堆是原子能發(fā)電站的心臟,為了控制原子反應堆中核裂變反應的正常進行,需要用重水做中子的減速劑。 電解重水可以得到重氫,重氫是制備威力巨大核武器氫彈的原料。環(huán)境中一定濃度的氘將能置換生物體內的氕并蓄積下來,C-D鍵比C-H鍵牢固不易斷裂。
可由電解重水或在較高溫度下用鐵或鎢還原重水而得。用途:可用作研究氫的反應機理和核現象的示蹤原子,人工加速的重氫核用于 進行許多核反應,在熱核子反應過程中釋放出巨大的能量,是一種極有前途的能源。