重水跟普通水有哪些区别?
时间:2022-02-08 18:35 来源:未知 作者:化学自习室 点击:次 所属专题: 重水 同位素
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冰在零摄氏度就会开始融化,这是大家都熟悉的知识。然而,世界上竟有“热冰”,它在3.8℃才开始融化!是不是结成这种冰的水不纯呢?并不是。形成这种“热冰“的也是地地道道的水。但它又与普通水有些不一样,它叫重水,其相对分质量不是18而是20。
重水的相对分子质量为什么比较大呢?这要从组成水分子中的氢原子谈起。
我们知道,氢有三种同位素:氕、氘、氚,它们在自界里都能与氧结合,进而以水的形态存在。由氕和氧结成的水是普通的水,由氘和氧结合成的水就是重水,由氚和氧结合成的水称为超重水。1L重水比普通水约重105.6g。
在外观上,重水与普通水差不多,都是无色透明的流动液体。但是,它们“脾气”可不相同:如果把鱼放进重水中,鱼没多久就会死了;喝了重水的老鼠,也会很快丧命;普通的水在常压下100℃就沸腾了,重水在101.4℃才沸腾;盐类在重水里的溶解度比在普通水里要小些;许多化学反应进行的速度,在重水里要比普通水里慢一些。
还有一点区别是,当用电流电解水时,普通水很容易形成氢气和氧气,而重水几乎不会被电解。
在大自然中,普通水大约有140万万亿吨,重水却很少(超重水更少),在50t水里约含有7.5kg重水。现在,人们就是通过大批量的电解水进而获取重水。这是因为重水不易被电解,电解液里重水的浓度便越来越大,最后把电解液蒸馏一下,就制得纯的重水。这样制备重水常常要消耗掉大量的电能。提炼1kg重水比熔炼1t铝所需的电能还大3倍!
重水是1932年发现的,它在现代科学技术中有着非常重要的应用。例如,重水可以作为氘的来源,而氘的原子核在高温时会发生聚变热核反应,同时放出巨大的能量。如果用来发电,1g氘聚变可产生十万千瓦时的能量!在海洋里约含有35亿吨氘,这些氘聚变产生的能量,足够全世界的人用上200亿年!
除此之外,重水在现代原子能反应堆里也扮演着非常重要的角色一一减速剂。
反应堆里核裂变会产生速度很大的快中子,这些快中子很容易被238U俘获,而不能再引发裂变。所以,必须设法使中子在碰上238U前降低速度。为此,人们就在铀桥的周围放上相对质量比较小、又不吸收或很少吸收中子的物质,如石墨、重水等。快中子跟这些物质的原子核碰撞后,能量减小,变成慢中子。慢中子再碰到238U就会被弹射回来,然后被235U俘获继续引起裂变。在所有的减速剂中,重水是最好的一种,因为它几乎不吸收中子。
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