基本信息
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化学式: D₂O（氧化氘）
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通用名: 重水
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分子量: 20.0276（常规H₂O为18.0153）
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CAS号: 7789-20-0
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发现者: 哈罗德·尤里（1931年）
物理性质
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性质 |
D₂O数值 |
与H₂O比较 |
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熔点 |
3.82°C |
+3.82°C |
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沸点 |
101.42°C |
+1.42°C |
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密度（20°C） |
1.1056 g/cm³ |
+10.56% |
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粘度（20°C） |
1.25 mPa·s |
+23% |
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折射率（20°C） |
1.3284 |
+0.0046 |
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pKw（25°C） |
14.869 |
+0.959 |
同位素特性
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氘含量: 天然丰度约0.0156%
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核特性: 氘核（D）自旋I=1，具有四极矩
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同位素效应:
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氢键强度比H₂O强约5-10%
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化学反应速率通常降低2-10倍
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制备方法
1. 工业级生产
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Girdler硫化物法（主流工艺）:
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H₂O/D₂O/HDS多级交换塔
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能耗：~300kWh/kg D₂O
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电解法:
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利用D₂O电解速率比H₂O慢的特性
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需多级电解槽串联
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2. 高纯度制备
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真空蒸馏: 99.99%纯度
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催化交换: 使用Pt催化剂
等级标准
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等级 |
纯度 |
主要用途 |
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工业级 |
99.8% |
核反应堆 |
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试剂级 |
99.9% |
化学合成 |
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高纯级 |
99.99% |
光谱分析 |
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核级 |
99.995% |
中子慢化 |
应用领域
1. 核工业
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重水反应堆慢化剂（CANDU堆）
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中子散射实验样品环境控制
2. 科学研究
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NMR溶剂（锁场用）
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同位素示踪研究
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蛋白质动力学研究
3. 工业应用
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光纤制造（降低OH吸收峰）
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半导体清洗工艺
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锂电池电解液添加剂
4. 医学应用
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代谢水研究
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抗癌药物载体
安全信息
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放射性: 天然D₂O无放射性
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毒性:
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生物半衰期：10-13天
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50%致死量（哺乳动物）：约30%体液替换
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防护:
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避免长期皮肤接触
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通风橱操作高浓度D₂O蒸汽
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储存与运输
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容器材料: 316L不锈钢/石英/特氟龙
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储存条件:
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惰性气体保护
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避光保存
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运输分类: 非危险品（纯度>99%）
注意事项
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高纯度D₂O易吸湿（需干燥环境操作）
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长期储存可能发生同位素交换（建议定期检测）
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实验系统需预先氘代化处理
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废弃处理应遵循同位素管理规定
注：普通重水（99.8%）的理化性质已与轻水显著不同，使用时需特别注意其更高的粘度和不同的相变特性。核级重水需满足ASTM D2184标准。
