關(guān)于超重水_人喝了重水會怎么樣 這個很多人還不知道，今天小編來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！
重水(人喝了重水會怎么樣)19 23:56中小企業(yè)科技故事
(相關(guān)資料圖)
世界上總有一些奇怪的問題，比如重水能不能喝，什么味道？
什么是重水？簡單來說就是分子中的氫被氘取代的水。氫在自然界有三個兄弟，分別是氫-1、氫-2和氫-3。為方便起見，一般稱它們?yōu)殡碗啊?/p>
三兄弟的區(qū)別主要在于原子核的中子數(shù)，也就是我們一般語境下默認(rèn)的氫。它由一個質(zhì)子和一個電子組成，而氘比氘多一個中子和兩個氚。
自然界中絕大多數(shù)氫以氘的形式存在，相對豐度為99.9844%，而氘的豐度相對較低，約為0.0156%。至于氚，由于其豐度低于0.001%，一般記錄為微量。
在最近的日本福島核廢水事件中，氚含量是要討論的關(guān)鍵問題。
氚具有放射性，β衰變的半衰期為12.43年。衰變產(chǎn)物氦-3太輕，無法逃逸到宇宙中。氚在自然界中很少發(fā)現(xiàn)。一般認(rèn)為是宇宙輻射和高層大氣中的氫相互作用產(chǎn)生的。總量只有7.3kg左右，自核技術(shù)誕生以來，人類產(chǎn)生的氚已經(jīng)超過自然存量的5倍。
來自日本福島的百萬噸核廢水
盡管氘和氚的原子組成不同，但它們在化學(xué)性質(zhì)上的差異非常小。它們都可以與氧反應(yīng)生成水，水被稱為H2O、D2O(氧化氘)和T2O(氧化氚)。D2O和T2O通常被稱為重水和超重水。
由于三者的許多性質(zhì)相同，氚也是核廢水中最難分離和去除的物質(zhì)。含氚超重水的危害自然不用過多解釋。放射性已經(jīng)總結(jié)了很多。
但是，沒有放射性的重水比超重水有趣多了。
因?yàn)橹厮拿芏缺人?0%，所以重水冰塊在水中可以沉到底。
隨著氘的發(fā)現(xiàn)，重水幾乎為人所知。1931年，美國科學(xué)家哈羅德·克萊頓·尤里發(fā)現(xiàn)了氫的同位素氘，他獲得了1934年的諾貝爾化學(xué)獎。
1933年，尤里的導(dǎo)師吉爾伯特·牛頓·路易斯通過電解水制成了0.5毫升的重水，純度為65.7%。
哈羅德·克萊頓·尤里
早年制重水的方法是簡單粗暴的電解水。從現(xiàn)象上看，陰極產(chǎn)生的氫氣中輕同位素的比例較高，留在電解槽中的水中氘含量變高。
重水電解的原理涉及動力學(xué)同位素效應(yīng)。雖然同位素的化學(xué)性質(zhì)非常相似，但它們的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)不同。
反應(yīng)速率的變化與核量子效應(yīng)有關(guān)。簡而言之，較重的同素異形體振動頻率較低，在大多數(shù)情況下，需要更多的能量來打破化學(xué)鍵。
然而，天然水中的氘并不總是以D2O的形式存在，更有可能是以HDO(半重水)的形式存在。在電解生產(chǎn)重水的過程中，當(dāng)HDO分子達(dá)到一定比例時，水分子之間會發(fā)生氫離子交換，D2O的比例會變高。
當(dāng)電解制備重水的方法出現(xiàn)后，很快被應(yīng)用到實(shí)踐中。1934年，也就是路易生產(chǎn)出高純度重水的第二年，挪威建造了文默克水電站，利用豐富的水力資源電解水生產(chǎn)氫氣和硝酸鹽肥料。
挪威文默克水電站
商機(jī)就藏在其中。生產(chǎn)肥料需要的是電解水產(chǎn)生的氫氣，而重水不是留在電解池里嗎？雖然實(shí)際情況沒有那么簡單粗暴，但是方向是對的。
果不其然，制氫廠對電解殘?jiān)M(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)氘和氫的比例為1:48，遠(yuǎn)高于1: 6400的自然比例。盡管其中大多數(shù)是HDO半重水，但它們也是非常有價值的。
于是挪威水電公司接受了制氫廠負(fù)責(zé)人提出的建議，用電解液的副產(chǎn)品制備重水。盡管該工藝需要大量級聯(lián)的電解室，并消耗大量電力，但這并不妨礙挪威水電公司成為之一家向科學(xué)界供應(yīng)重水的制造商。
挪威用重水生產(chǎn)安瓿瓶。
然而，重水的故事才剛剛開始。德國人在1938年末發(fā)現(xiàn)中子轟擊鈾可以引發(fā)核裂變，蘇聯(lián)人在1939年末得出結(jié)論，重水和石墨是鈾反應(yīng)堆唯一可行的慢化劑，反應(yīng)堆需要大約15噸重水。
重水因能減緩鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)產(chǎn)生的中子而成為戰(zhàn)略物資，各國都非常重視。從1940年到二戰(zhàn)期間，挪威的重水工廠一直處于納粹德國的控制之下，大量購買了幾乎所有的重水。
為了阻止納粹的核研究，盟軍對重水廠展開了一系列的突襲和破壞行動，為世界做出了一定的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，從事后的角度來看，挪威的重水工廠即使開足馬力，也很難生產(chǎn)出足夠反應(yīng)堆運(yùn)行的重水。
盟軍越過高山高原摧毀納粹控制下的重水工廠。
總之，重水一出現(xiàn)在人們的視野中就與核反應(yīng)聯(lián)系在一起，以至于很多人對它的之一印象是極其危險，其實(shí)并非如此。
那個時代科學(xué)家的好奇心是無止境的。早在發(fā)現(xiàn)氘的時候，就有人喝重水。
喬治·赫維西和氘的發(fā)現(xiàn)者尤里是好朋友。1934年，赫維西讓尤里去弄幾升重水。當(dāng)然純度不是特別高，只有0.6%。
赫維西喝了重水，以便用氘作為示蹤劑來研究人體中水的代謝。最后得出水分子在人體內(nèi)的平均停留時間為13±1.5天。
什么？你不相信我嗎？
這不是傳說。赫維西是示蹤研究的先驅(qū)，因?yàn)檫@項(xiàng)研究獲得了1943年的諾貝爾化學(xué)獎。后來納粹占領(lǐng)丹麥，他用王水溶解了諾貝爾獎。有興趣的話可以單獨(dú)講講哥哥的故事。
總之大家一直對喝重水很好奇，首先是它的毒性。
可以明確的是，我們通過合法渠道購買到的高純度重水(氧化氘)，很可能會在容器的標(biāo)簽上寫有安全警示，或者只是作為實(shí)驗(yàn)的提醒等等。這里不建議任何人嘗試喝重水。
首先，對于大多數(shù)天然同位素來說，它們的差異太小，不會產(chǎn)生生物效應(yīng)。氫很特別。雖然氘比氘多一個中子，但它的原子量卻增加了一倍。更何況水是地球生命非常重要的溶劑，化學(xué)性質(zhì)的一些細(xì)微差異都可能對生命產(chǎn)生影響。
目前，在單細(xì)胞生物、綠色植物、昆蟲、鳥類、小鼠和其他生物中可以觀察到一些已知的影響，包括延長晝夜節(jié)律周期。
更重要的是，它影響生物體中的重要化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)橹厮臍滏I更強(qiáng)，很多依賴氫鍵的生化反應(yīng)都會受到影響。植物會在高濃度重水的環(huán)境中死亡。動物，如小鼠、大鼠和狗，當(dāng)它們體內(nèi)的D2O達(dá)到25%以上時，就會不育。魚在90%以上的重水中會很快死亡。
哺乳動物在被喂食重水后大約一周就會死亡。這時，他們體內(nèi)大約50%的水已經(jīng)被D2O取代，因?yàn)殡种萍?xì)胞分裂。
喝重水聽起來是一件很可怕的事情，但是除了那些為了研究而飼養(yǎng)的動物，人類幾乎不可能接觸到這么大量的重水。
而且氘作為天然的氫同位素，在人體內(nèi)也含有一定量的氘。一個人體重50公斤，體內(nèi)含有約32公斤的水，其中約1.1克氘相當(dāng)于5.5克純重水。
但一般認(rèn)為，人體內(nèi)有25%~50%的水分要被D2O取代才能產(chǎn)生毒性。很明顯，這種情況幾乎不可能發(fā)生，也不用你睜大腦袋去想什么“重水殺人案”。從今天重水和純銀的價格來看，不說了，自己算吧。
雖然理論上沒有人建議喝重水，但事實(shí)上，無數(shù)人公開或私下都喝過。原因很離奇，因?yàn)榇蠹叶己芎闷嬷厮降滋鸩惶稹?/p>
雖然早期比如氘的發(fā)現(xiàn)者尤里和挪威的克勞斯·漢森教授在嘗試重水后得出了不同的答案。前者認(rèn)為重水和普通水沒什么區(qū)別，后者認(rèn)為重水有點(diǎn)辣。
這些可能是當(dāng)時制備重水的技術(shù)不成熟，純度不夠，有雜質(zhì)等因素造成的。但是今天我們可以買到純度99.98%的重水，很多偷喝禁水的人都說“有點(diǎn)甜”。
說也奇怪，水怎么會是甜的？根據(jù)YouTube Thunderf00t頻道的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)計(jì)了一個簡單的盲測，實(shí)驗(yàn)對象會品嘗不同的水，每次只有三滴。
為了消除分子量造成的差異，他還花了很多錢去弄重氧水，也就是氫氧-18生成的水，分子量20，相當(dāng)于重水。
結(jié)果幾乎所有的受試者都能夠區(qū)分重水和三種水(普通水、重水和重氧水)，僅僅依靠三滴，而且非常快，可以說相當(dāng)明顯。
Thunderf00t頻道擁有者是菲爾·梅森(Phil Mason)，他也是以下研究的作者之一。他的主要貢獻(xiàn)是重水的蒸餾和提純。你可以在參考文獻(xiàn)中找到他。
在娜塔莉·本·阿布領(lǐng)導(dǎo)的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，28名參與者中有22名在開鼻味覺測試中準(zhǔn)確地區(qū)分了重水。根據(jù)他們的主觀反饋，純重水甜度顯著，但微甜，平均甜度為3.3±0.4(1無感覺，3輕微，5中度，7非常，9甜)。
為了進(jìn)一步研究重水甜味的成因，他們的團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了小鼠實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果有些出乎意料。已知小鼠對蔗糖水有強(qiáng)烈的偏好，但對重水沒有偏好。其他長期喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)甚至觀察到，老鼠表現(xiàn)出對重水的厭惡。
也就是說，老鼠可能嘗不到重水的甜味，但也可能通過其他特征來區(qū)分重水。一種猜測是，老鼠喝了重水后身體不適。畢竟小，重水的影響更顯著。
但是，這也給研究帶來了一個方向。重水的甜味來自人類特有的、嚙齒類動物中沒有的甜味受體，后來被鑒定為TAS1R2/TAS1R3受體。
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)也通過作用于TAS1R2/ TAS1R3受體的甜味抑制劑證明了重水甜味的來源。但是實(shí)驗(yàn)中還沒有找到確切的位置和作用機(jī)理，但是可以確定的是，由于核量子效應(yīng)，D2O的氫鍵更強(qiáng)，所以D2O中蛋白質(zhì)的剛性和致密性更強(qiáng)，這可能是我們感覺到甜的原因。
所謂的“量子力學(xué)”，其實(shí)真的就是在你舉棋不定的時候，喝一口水冷靜一下，用你的TAS1R2/TAS1R3受體去感受那第三千兩百分之一的甜蜜。
關(guān)鍵詞： 重水
責(zé)任編輯：Rex_16
