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中文名稱：氘 英文名稱：deuterium 定義：氫的非放射性同位素，符號D。氫氣中含氘約0.016％，常溫下爲氣體。氘與氧化合能生成重水(D2O)，氘主要存在於重水中。 所屬學科： 大氣科學(一級學科) ；大氣化學(二級學科) 氘，元素氫的一種穩定形態同位素，也被稱爲重氫，元素符號一般爲D或2H。它的原子核由一顆質子和一顆中子組成。在大自然的含量約爲一般氫的7000分之一。常溫常壓下爲無色無味的氣體。 發現自1919年F.W.阿斯頓用質譜儀發現大多數元素有同位素後，人們試圖發現氫的重同位素，並用來解釋氫的原子量1.00777小數上的增值。1919年，O.斯特恩和M.福爾默爾企圖用擴散法分離氫同位素，未得到預期的結果。1927年阿斯頓以16O的原子量爲16.00000作基准測得氫的原子量爲1.00778，與化學法測得的氫原子量 1.00777相符而認爲氫是單一同位素的元素。1929年發現天然氧是由三種同位素組成的，從而出現了原子量化學標度和物理標度的差異。質譜法測定的氫原子量換算成化學標度後變成1.00756，比化學測定值小0.00021。1931年R.T.伯奇和D.H.門澤爾根據此差值指出，應有質量數爲2的氫同位素存在，並估計出2H：1H＝1：4500。 1931年底H.C.尤里、F.G.布里克韋德和G.M.默菲將4升液氫在三相點溫度（14K）緩慢蒸發到隻剩1毫升殘液，然後用光柵光譜分析，結果在巴耳末線中發現質量數爲2的氫同位素的譜線，從而發現了重氫。尤里因此穫得1934年諾貝爾化學獎。 性質氕和氘的質量比爲1:2，是所有穩定同位素中質量相差最大的一對同位素，因此表現在物理性質上的差異也最大（見表）  氘具有較低的零點能和較小的碰撞頻率，導致其化學反應性比氫低。氘的核自鏇量子數爲1，所以D2分子存在正仲分子。氘可以生成各種含氘化合物，最重要的氘化合物是重水。 存在天然氫中含有質量數爲1的氕(H)99.985％，質量數爲2的氘(D)約0.015％，還含有痕量的質量數爲3的氫的放射性同位素氚(T)約5×10_19％。氕和氘可以結合成三種分子：輕氫H2、半重氫HD和重氫D2。 由於H2＋D2  2HD平衡的存在，且平衡常數約等於4，在天然氫中主要存在H2和HD分子。分離液氫精餾是現代分離氘的有效方法之一。但在低溫蒸餾時首先濃集的是HD，必須經催化劑轉化爲D2、HD、H2的平衡混合物後才能繼續精餾濃集。 應用氘主要以重水的形式被使用。在涉及氫的化學反應和生物化學反應研究工作中，氘廣泛用作示蹤原子。它常用作離子源；用經加速器加速的氘核轟擊其他原子核，可進行核反應的研究。氘還是重要的核燃料。 氘對人體的危害有科學研究表明，氘(D)對生命體的生存發展和繁衍是有害的。氘(D)置換氫原子可以在DNA的螺鏇結構中產生附加應力，造成雙螺鏇的相移、斷裂、替換，使脱氧核糖核酸排列混亂，甚至重新合成，出現突變。生命機體對氘(D)沒有任何抵禦能力，一旦進入生命體後很難代謝出去，在體内有累加作用，所以高含量的氘(D)對人體的遺傳、代謝和酶系等有不良影響。氘(D)的含量越高，對生命體的毒害就越大，因此包括人在内的各種動植物生命體始終都在受到不同程度的氘(D)中毒， 隻不過它們現在對於自然中的150ppm比值的含氘(D)量已經產生了適應性。 氘(D)對生命體的作用，最直接的是通過水完成的。研究表明，在水中不論氘(D)的含量多少對生命體都是有毒的。如果自然水中D/H 超過了正常值150ppm時，對生命體的毒害就更大了。飲用水中的氘(D)濃度越低，氘(D)對人體所產生的有害影響就越小。 輕水試驗表明，含氘(D)量低的雪水即輕水有抗衰老作用。科學家還指出，鯨魚之所以長得很大，並生活在接近冰山的融冰邊緣區域而不在赤道區，是因爲寒冷極地附近水中的含氘(D)量少，魚類和浮游生物也容易繁殖。 侏儒人和矮小動物主要生活在氘(D)含量多的赤道非洲西部，而大型非洲動物象和河馬均在氘(D)的含量比正常值少的非洲東部。長壽的人也都生活在氘(D)含量少的北方和山地。 因此氕氧輕水是“生命之水”的“聖水”, 氘氧重水則是危害和毁滅生命的禍水。水中含氘(D)量的多少對生命體進退存亡發展的這個決定性作用。鑒於氘(D)對生命體潛在的威脅，現代科學家正試圖創造一種氘(D)含量低的飲用水，以此提高人類的生活質量。目前，日本、歐洲、美國的科學家都開展了相關研究，我國科學家也正在對低氘水（DDW）作系統研究，相信很快就能爲人們提供一種真正的“上善之水”。 反氘氘的對應反物質是反氘，其原子核擁有一顆反質子及反中子，反氘核於1965年最先由歐洲核子研究委員會（CERN）及美國布克海文國家實驗室制成，但至今仍未曾成功造到一顆擁有正電子的完整反氘原子。 |
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