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重水

重水 (化學(xué)文摘社CAS化學(xué)物質(zhì)索引號(hào)：7789-20-0；分子式：2H20或D20)是水的一種，其中的氫原子是其同位素氘（重氫）而不是氕（輕氫）。氘是穩(wěn)定的同位素。和普通水相比，重水的密度大10.6%。將一塊冰凍重水投入普通水中，我們可以看到重水的這一物理特性：固態(tài)重水會(huì)沉入水中。如果將重水冷凍，我們會(huì)看到，重冰的熔點(diǎn)要高一些（3.7 °C），在接近冰點(diǎn)的普通水中并不會(huì)融化。

人們通常認(rèn)為，地球上的大多數(shù)氘（重氫）形成于宇宙大爆炸后十分鐘左右，同時(shí)形成的還有一些存在于宇宙中的質(zhì)量較輕的氫同位素。后來(lái)，大約25億年以前，地球上大多數(shù)氘原子形成了水分子。極少一部分氘原子（約占?xì)渫凰仉?.015%）和氫原子結(jié)合，形成半重水HDO。這是氘原子最常見(jiàn)的存在形式。

1931年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了氘，認(rèn)為其即是重水。純重水D2O，是氫的穩(wěn)定形態(tài)同位素氘的氧化物。氘，元素符號(hào)為2H或D。重水的理化屬性和普通的“輕”水H20幾乎一致，但重水的密度要大10%。正是因?yàn)檩^大的密度，氧化氘別名“重水”。

今天開小編就為大家細(xì)細(xì)解說(shuō)一下重水在各行業(yè)中的應(yīng)用~

重水在藥品行業(yè)中的應(yīng)用：

氘原子（D）可以減慢人體代謝藥物的速度。它天然存在于人體中，可以安全地用作治療藥物的成分。由于氘和pro具有非常相似的化學(xué)性質(zhì)，在某些藥物的生產(chǎn)中，氘可以代替substitute。

因此，氘不會(huì)從根本上改變藥物的治療效果。研究表明，含氘的藥物或氘化的藥物通常會(huì)保留全部效力和作用，但含氘的藥物代謝較慢通常會(huì)帶來(lái)更長(zhǎng)的有效益處，較小或較少的劑量以及較少的藥物副作用。

氘如何減慢藥物的代謝速度？氘在藥物分子內(nèi)形成的化學(xué)鍵比pro更強(qiáng)。由于藥物代謝通常涉及破壞此類化學(xué)鍵，因此較強(qiáng)的鍵意味著藥物代謝較慢。

氧化氘用于制造許多帶有氘標(biāo)記的化合物，包括用于藥物的氘化中間體。

重水在診斷學(xué)中的應(yīng)用：

氧化氘（D2O）用作代謝研究和代謝相關(guān)疾病診斷的示蹤劑。氘作為水或其他化合物的成分，可以安全地作為飲料或注射劑施用于患者。當(dāng)水或化合物被人體處理時(shí)，氘的存在會(huì)告訴醫(yī)生患者是如何代謝氘的。然后，醫(yī)生可以使用結(jié)果確定是否存在疾病以及對(duì)未來(lái)評(píng)估或治療的需求。在另一個(gè)應(yīng)用中，氘被用作藥物代謝的核磁共振（NMR）測(cè)量的標(biāo)志物。醫(yī)院診斷實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)學(xué)研究（包括癌癥研究）中均使用氘化化合物。

重水在水文學(xué)的應(yīng)用：

氧化氘（重水；2H2O）；D2O）注入地下水位后，可以直接洞察含水層中地下水的運(yùn)動(dòng)和分布?？梢詸z測(cè)到少量的氘，從而告知科學(xué)家特定位置的水量和流量（地下水水文學(xué)）。使用氘作為示蹤劑的水文學(xué)被用于環(huán)境研究，水和廢水測(cè)繪，以及最近的水力壓裂監(jiān)測(cè)（也稱為“壓裂”）中。氘在油田服務(wù)和應(yīng)用的天然氣勘探過(guò)程中用于水力壓裂，在鉆井液中用作示蹤劑（用于確定鉆井液是否滲透到巖心中）以及地質(zhì)研究中。由于沒(méi)有與氧化氘有關(guān)的有害化學(xué)物質(zhì)，而且它是一種穩(wěn)定的同位素。

重水在光纖中的應(yīng)用：

光纜用氘氣處理在光纖制造的最后步驟。對(duì)于某些光纖，由于與電纜中或電纜周圍的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，光學(xué)性能可能會(huì)下降，這是一個(gè)很大的風(fēng)險(xiǎn)。氘代替了光纖電纜上的一些the，這降低了化學(xué)反應(yīng)速率，導(dǎo)致光傳輸變差，并延長(zhǎng)了電纜的使用壽命。

重水在半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用：

半導(dǎo)體中如何使用氘氣？

氘氣（2H2; D2）通過(guò)氘-exchange交換過(guò)程用于制造通常在電路板中發(fā)現(xiàn)的硅半導(dǎo)體和微芯片。氘退火將氘原子替換為氘，從而防止芯片電路由于化學(xué)腐蝕和熱載流子效應(yīng)而劣化。該工藝大大延長(zhǎng)并改善了半導(dǎo)體和微芯片的生命周期，同時(shí)使它們可以做得更小并具有高電路密度（高密度芯片）。

在半導(dǎo)體中使用氘的好處；

在半導(dǎo)體中使用氘而不是Pro（氫的常見(jiàn)同位素）可帶來(lái)多種好處。首先，Si-D鍵的振動(dòng)弛豫時(shí)間比傳統(tǒng)的Si-H鍵短得多。這意味著該化合物更快地達(dá)到振動(dòng)平衡點(diǎn)。其原因歸因于在硅晶體深處具有Si-Si鍵的量子耦合?？傮w而言，這導(dǎo)致D摻雜器件的壽命大大超過(guò)H摻雜。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，氘和硅之間存在異常數(shù)量的同步性。這意味著這兩個(gè)元素非常快速，非常牢固地結(jié)合在一起。所有這些都有利于半導(dǎo)體芯片和微芯片的制造和使用已發(fā)現(xiàn)氘可降低作用于半導(dǎo)體的熱載流子效應(yīng)的嚴(yán)重性，同時(shí)減少應(yīng)力引起的泄漏電流。熱載流子效應(yīng)和應(yīng)力引起的泄漏電流都可以極大地控制半導(dǎo)體的壽命，并且通常是芯片內(nèi)故障的主要原因。

重水在科學(xué)研究與制造中的應(yīng)用：

化學(xué)，物理和生物研究實(shí)驗(yàn)室以多種方式使用氘。許多公司參與制造用于這些應(yīng)用的氘代產(chǎn)品。例如，研究人員使用氘化NMR溶劑提供空白背景溶劑以采集樣品質(zhì)子光譜。藥物研究尋求特定位置的氘標(biāo)記，以改善有趣藥物的藥代動(dòng)力學(xué)。氧化氘的物理應(yīng)用包括聚變工藝開發(fā)，中子產(chǎn)生和其他廣泛的實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)將氧化氘引入生命系統(tǒng)時(shí)，生物途徑會(huì)產(chǎn)生重要的個(gè)體代謝特征。

重水在核產(chǎn)品中的應(yīng)用：

氧化氘（重水; 2H2O; D2O）被用作在某些重水核反應(yīng)堆如CANDU主持和熱傳送系統(tǒng)®反應(yīng)器。世界上許多國(guó)家都通過(guò)核裂變以這種方式生產(chǎn)能源。