氘

简介

氢能够同时存在多种同位素，氘是其中一种同位素。它包含一个中子和一个质子作为其关键组成部分。由于氘中存在中子，因此它比氢的其他同位素更重。这种同位素在聚变反应堆、军事和科学领域有一些实际应用，最终使其成为氢的有用同位素之一。

什么是氘？

氘是氢的一种同位素，其原子核包含一个中子和一个质子。这种同位素的特殊之处在于它的质量，是普通氢质量的两倍。由于它含有一个中子，质量自动变成两倍，最终使其比氢的其他同位素（Merriam-webster，2022）更重。由于其质量的两倍和较重的重量，这种氢同位素被称为重氢。

图 1：氘

氘以重水的形式存在于极少量的水中，特别是在海洋中，但提取起来极其困难。氘的原子核通常被称为氘核或氘核，用化学符号 2H 或 D 表示。该成分的原子量约为 2.014，使其成为氢的较重同位素之一。

图 2：氘的结构

这种同位素是一种稳定的原子物种，可以在天然氢中找到。这种氢在一定程度上帮助形成天然氢，因为它在氢形成过程中占 0.0156%。与其他同位素不同，氘不是放射性的，在海水中含量为 156.25 ppm（Karasiev *等*，2019）。海洋中氘的存在量几乎等于氢原子的数量，在现实中约为 6.400。

氘的性质

氘具有一些重要的性质，使其在现实中与氢的其他同位素区别开来。氘的第一个性质是它的重量，这首先使它获得了重氢的名称。氘结构中存在中子使其比其他氢同位素（如氕）更重。氘能够形成比普通氢强得多的化学键。它比普通氢具有更高的三相点和更高的沸点。此外，氘的熔化热和蒸发热更高，这使得它能够在现实中产生比普通氢更高的蒸汽压。

图 3：氘的性质

氘的特征是在大多数情况下是无色的，但当它被电离时，会发出粉红色的独特色调。由于氘的连接更强，因此其密度远高于普通水。普通水的密度为 1.624 g/cm³，而氘的密度为 10.6 g/cm³。

由于其结构中存在中子，氘的粘度高于普通氢。此外，根据其化学性质，氘天然易燃且无毒。它会发出淡蓝色的火焰，并能够消耗大气中的氧气。

这进一步使得同位素有时会导致大气窒息。氘本质上是一种非腐蚀性同位素，当置于低温环境下时，它会溶于水中，特别是冷水中。此外，氘作为氢的独特同位素之一，具有广泛的特性，有利于日常生活中多种实际用途。

氘的用途

氘广泛应用于人类日常生活中的多个领域，从人体到用于商业用途的机器。首先，氘用作核磁共振波谱仪的关键组成部分之一。此外，它还用于稳定核磁共振波谱仪中磁场的维持。该同位素在核反应堆中也可用作减速剂。在人体内，它有助于确定代谢率，对于植物来说，它用作光合作用的主要示踪元素（Sessions & Murph，2021）。此外，在化学领域，这种同位素用于确定不同有机化合物的同位素异构体。

结论

氘是氢的较重同位素之一，在人类日常生活中是一种极其有用的化学成分。氘的化学键比普通氢强得多。同样，其结构中存在一个中子使氘成为氢的较重同位素。由于连接更强，这种同位素具有更好的密度，最终使其可用于核反应堆。总而言之，可以说氘是氢的有用同位素之一，在化学领域具有良好的特性和牢固的联系。

常见问题

Q1. 如何在现实中从水中去除氘？

A1. 氘包含铂催化剂，在从水中去除氘方面既高效又快捷。该过程可能需要结合冷热温度才能在现实中将普通水与氘分离。

Q2. 氘的存在会导致爆炸吗？

A2. 就导致邻近地区发生上层爆炸而言，氘与氢一样具有爆炸性。由于氘的常见性质与普通氢非常相似，因此它们在某些条件下似乎都具有爆炸性。

Q3. 氘是一种化学毒性成分吗？

A3. 否，氘不是有毒成分，人体自然含有氘以维持体内水的平衡。少量饮用对人类来说也是安全的，看起来与普通水完全一样。

Tutorialspoint

更新时间： 2023年8月22日

浏览量 161 次

启动您的 职业生涯

通过完成课程获得认证

开始学习