氘

氘（deuterium），氢（H）的同位素，也被称为重氢，元素符号一般为D或2H。氘原子核中有一个质子和一个中子，其相对原子量为普通氢的二倍。氢中有0.02%的氘，在大自然的含量约为一般氢的七千分之一。氘用于热核反应，聚变时放出β射线后形成质量数为 3 的氦，并在化学和生物学的研究工作中作示踪原子。氘被称为“未来天然燃料”。

汉字释义

基本释义

氘（名称）：氢的同位素之一，用于热核反应。旧称“重（zhòng）氢”，常温下为无色无臭的气体。

详细解释

方言集汇

客家话：【客语拼音字汇】dau1 do1；

元素性质

主要用途

特种灯泡、核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂。

常用制法

（1）由重水电解。

（2）由液氢低温精镏。

理化性质

【三相点】-254.4℃；

【液体密度】（平衡状态，-252.8℃）：0.169g/cm3；

【比热容】（101.325kPa，21.2℃】：5.987m3/kg

【气液容积比】（15℃，100kPa）：974L/L；

【压缩系数】：

压强（kPa）

100

1000

5000

10000；

温度（℃）

15

50

1.0087

1.0008

1.0060

1.0057

1.0296

1.0296

1.0600

1.0555；

【临界温度】：-234.8℃；

【临界压强】1664.8kPa；

【临界密度】66.8g/cm3；

【溶化热】（-254.5℃）（平衡态）：48.84kJ/kg；

【气化热】ΔHv（-249.5℃）：305kJ/kg；

【比热容】（101.335kPa，25℃，气体）：Cp=7.243kJ/（kg·℃），Cv=5.178kJ/（kg·℃）；

【比热比】（101.325kPa，25℃，气体）：Cp/Cv=1.40；

【蒸气压强】

（正常态，17.703）：10.67kPa；

（正常态，21.621）：53.33kPa；

（正常态，24.249K）： 119.99kPa；

【粘度】

（气体，正常态，101.325kPa，0℃）：0.010lmPa·S；

（液体，平衡态，-252.8℃）：0.040mPa·s；

【表面张力】（平衡态，-252.8℃）：3.72mN/m；

【导热系数】

（气体101.325kPa，0℃）：0.1289w/（m·K）；

（液体，-252.8℃）：1264W/（m·K）；

【折射系数】nv（101.325kPa，25℃）：1.0001265；

【空气中的燃烧界限】5%～75%（体积）；

【易燃性级别】4；

【毒性级别】0；

【易爆性级别】1；重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体，是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%～0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同，但因质量大，反应速度小一些。

安全防护

氘无毒，有窒息性。重氢有易燃易爆性，所以对此须引起足够的重视。瓶装气体产品为高压充装气体，使用时应经减压降压后方可使用。包装的气瓶上均有使用的年限，凡到期的气瓶必须送往有部门进行安全检验，方能继续使用。每瓶气体在使用到尾气时，应保留瓶内余压在0.5MPa，最小不得低于0.25MPa余压，应将瓶阀关闭，以保证气体质量和使用安全。瓶装气体产品在运输储存、使用时都应分类堆放，严禁可燃气体与助燃气体堆放在一起，不准靠近明火和热源，应做到勿近火、勿沾油腊、勿爆晒、勿重抛、勿撞击，严禁在气瓶身上进行引弧或电弧，严禁野蛮装卸。

发现历史

1931年底，美国科学家哈罗德·克莱顿·尤里（Harold Clayton Urey）在蒸发了大量液体氢之后，利用光谱检测的方法发现了重氢（氘，D）。尤里因此在1934年获得诺贝尔化学奖。

反氘介绍

发现者

同位素这个名词的西文isotope是英国人索迪（F. Soddy，1877-1956）于1911年开始使用的。后来，另一位英国人阿斯顿（F. W. Aston，1877-1945）在1919年制成了质谱仪，可以用来分离不同质量的粒子，并且测定它们的质量。这就把研究同位素的方法提高了一大步。阿斯顿先后利用质谱仪发现了很多元素的同位素，他在71种元素之中，陆续找到了202种同位素之多，这为我们认识同位素，开始积累了大量资料。

最引人关注的是，氢有没有同位素的问题。为了寻找氢的同位素，人们前后用了十几年的时间，而没有得出肯定的结果。1931年初，有人从理论上推导，认为应该有质量数为2的氢同位素存在，并且估算出2H：1H=1：4500的比例。1931年年底，美国哥伦比亚大学的尤里教授和他的助手们，把四升液态氢在三相点14°K下缓慢蒸发，最后只剩下几立方毫米液氢，然后用光谱分析。结果在氢原子光谱的谱线中，得到一些新谱线，它们的位置正好与预期的质量为2的氢谱线一致，从而发现了重氢。尤里对它定了一个专门名，称“deuterium”（中文译为“氘”，符号“D”）。后来英、美的科学家们又发现了质量为3的“tritium”（中文译为“氚”，符号“T”），是具有放射性的另一重要氢同位素。

氘的发现是科学界在二十世纪三十年代初的一件大事。尤里因此在1934年荣获了诺贝尔化学奖金。他的声誉从此飞跃，可是他并未停止不前，后来还继续完成了很多重要研究工作。现在最常见的是氧化氘（又名重水），它的主要特性：氧化氘最大密度的温度是11.22℃（普通水是4.08℃），熔点是3.82℃，沸点是101.42℃，这些特性与普通水都大不相同。重水易于用电解水而取得，所以电费低廉的北欧能大量生产。后来重水成为制造氢弹的重要材料之一。

以上简单地叙述了一下氘和重水，是想由此引起人们对这位化学家尤里的重视。他是1981年一月六日才以八十六岁的高龄病故的。下面(此文发表于1982年—编者注)扼要地介绍他的生平和业绩，表示我们对他的敬念。哈罗德·克莱顿·尤里（Harold Clayton Urey）于1893年4月29日生在美国西北部印第安纳州的一个农民家庭里。中学毕业之后，他先在一个农村的小学里教了三年书。后来才进了蒙大拿州立大学，他当时的主修课是生物学，以化学作为副系。可是他一生的主要成就，却由副系化学提供了基础。他毕业后得到了奖学金，从1921年到1923年在美国加州大学进修。成绩优异，三十岁时，取得了博士学位。1923年他又得了出国进修的奖学金，去丹麦跟波尔教授专门研究原子结构理论。尤里回国以后，先在约翰·霍普金斯大学担任讲师。1929年到哥伦比亚大学担任化学系副教授，他在这里和别人合作，写了一本专著，书名是《原子、分子和量子》（Atoms、Molecules and Quanta）。这是用英文写的关于量子力学的名著之一。这说明了尤里对于量子力学和热力学，以及核结构的成就，本来早已经达到相当高的水平了。在这期间，他用光谱法发现了惊人的氢同位素之一，氘。尤里从此以后，成为同位素化学方面公认的权威。经过他的研究，使同位素的分离开始有了化学方法。由于这种方法的成功，很多同位素才成为化学的、生物学的、地质学等方面的示踪物。在二次世界大战时，他利用同位素化学的丰富知识对最后战胜日本起了重大的作用。过去同位素的分离，只是在极小的范围内，用实验室的规模进行的。二次大战期间，尤里领导了一批助手，使重水分离和铀同位素的大规模分离，这一技术方面的成功，便使第一批原子弹的生产成为可能。战后，尤里接受了芝加哥大学的聘请，担任教授。在这里，他发表了一篇极重要的论文，这篇论文的题目是《同位素物质的热力学性质》。此后，尤里利用了高度精确的质谱仪，来检验地质和海洋中的氧同位素的百分比。由于这项技术的成功，他能相当准确地计算出七千万年前海洋的温度。

危害人体

如果把氘（或者说重水）说成是有毒物质是完全错误的。这就好像空气一样，空气中约4/5是氮气，这对生物是没有任何危害的。如果空气中氮气比例过高，人就会窒息而亡，但这并不说明氮气是有毒气体。同样道理，普通水中含有微量的重水，这对生命并没有影响，当重水含量很高时，人体会受到伤害，而这也并不说明氘是有毒物质。