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重水的提炼方法及用途
2016-12-09 10:10:04来源:元素商城

化学词典告诉你重水的提炼方法及用途。重水(Deuterium oxide)是由氘和氧组成的化合物,是水的一种,它的质量比一般水要重。普通的水(H2O)是由两个只有质子的氢原子和一个氧16原子所组成,但在重水分子内的两个氢同位素,比一般氢原子又各多一个中子,因此造成重水分子的质量比一般水要重。在自然界中,重水的含量很少。

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重水的提炼方法

地球上的水约有3,200分之一是半重水(HDO)。半重水可以透过电解及蒸馏,或以化学方法从普通水中提炼出来。可以使用化学方法,是因为重氢及普通氢原子由于质量稍为不同,所以化学反应的速度有异。当水中的半重水到了相当的浓度,重水便会因为水分子之间交换氢原子而慢慢出现。要从半重水再提炼纯正的重水亦可使用电解、蒸馏及化学方法。但是电解及蒸馏所需要的能量会非常巨大,因此一般这一步只会使用化学方法。

重水的用途

重水的特殊价值体现在原子能技术应用中,要制造威力巨大的核武器,就需要重水作为原子核裂变反应中的减速剂。

使用核磁共振分析时倘若溶剂是水,而研究的对象是氢,可以使用重水作溶剂。中子减速剂:某些核子反应堆使用重水来减慢中子的速度,让它们有机会与铀反应。轻水亦可以作减速剂,但因为轻水会吸收中子,因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀,而不能使用普通铀,否则将不能达到临界质量。重水反应堆不单可以使用普通铀,而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散,重水的生产和出售在很多国家都受到限制。

重水在尖端科技中有十分重要的用途。原子能发电站的心脏是原子反应堆,为了控制原子反应堆中核裂变反应的正常进行,需要用重水做中子的减速剂。电解重水可以得到重氢,重氢是制氢弹的原料,中国已于1967年6月17日成功地爆炸了第一颗氢弹,增涨了中国人民的志气。更重要的是重氢进行核聚变反应时,可放出巨大的能量,而且不会污染环境。有人计算推测,如果将海水中的重氢都用于热核反应发电,其总能量相当于全部海洋都变成了石油。

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