氘:氘（deuterium），氫（H）的同位素，也被稱為重氫，元素符號一 -百科知識中文網

漢字釋義

基本釋義

氘（名稱）：氫的同位素之一，用於熱核反應。舊稱“重（zhòng）氫”，常溫下為無色無臭的氣體。

詳細解釋

氘（化學術語）：氫（H）的同位素,其相對原子質量為普通輕氫的二倍,少量的存在於天然水中,用於核反應,並在化學和生物學的研究工作中作示蹤原子（deuterium）——亦稱“重氫”,元素符號D或H2。

方言集匯

粵語：dou1；客家話：【客語拼音字彙】dau1 do1；

潮州話：dao1 (tau)。

元素性質

主要用途

特種燈泡、核研究、氘核加速器的轟擊粒子、示蹤劑。

常用製法

（1）由重水電解。

（2）由液氫低溫精鎦。

理化性質

【三相點】-254.4℃；

【液體密度】（平衡狀態，-252.8℃）：0.169g/cm3；

【比熱容】（101.325kPa，21.2℃】：5.987m3/kg

【氣液容積比】（15℃，100kPa）：974L/L；

【壓縮係數】：

壓強（kPa）

100

1000

5000

10000；

溫度（℃）

1.0087

1.0008

1.0060

1.0057

1.0296

1.0600

1.0555；

【臨界溫度】：-234.8℃；

【臨界壓強】1664.8kPa；

【臨界密度】66.8g/cm3；

【溶化熱】（-254.5℃）（平衡態）：48.84kJ/kg；

【氣化熱】 ΔHv（-249.5℃）：305kJ/kg；

【比熱容】（101.335kPa，25℃，氣體）：Cp=7.243kJ/（kg·℃），Cv=5.178kJ/（kg·℃）；

【比熱比】（101.325kPa，25℃，氣體）：Cp/Cv=1.40；

【蒸氣壓強】

（正常態，17.703）：10.67kPa；

（正常態，21.621）：53.33kPa；

（正常態，24.249K）： 119.99kPa；

【粘度】

（氣體，正常態，101.325kPa，0℃）：0.010lmPa·S；

（液體，平衡態，-252.8℃）：0.040mPa·s；

【表面張力】（平衡態，-252.8℃）：3.72mN/m；

【導熱係數】

（氣體101.325kPa，0℃）：0.1289w/（m·K）；

（液體，-252.8℃）：1264W/（m·K）；

【折射係數】nv（101.325kPa，25℃）：1.0001265；

【空氣中的燃燒界限】5%～75%（體積）；

【易燃性級別】4；

【毒性級別】0；

【易爆性級別】1；重氫在常溫常壓下為無色無嗅無毒可燃性氣體，是普通氫的一種穩定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%～0.0157%。其化學性質與普通氫完全相同，但因質量大，反應速度小一些。

安全防護

氘無毒，有窒息性。重氫有易燃易爆性，所以對此須引起足夠的重視。瓶裝氣體產品為高壓充裝氣體，使用時應經減壓降壓後方可使用。包裝的氣瓶上均有使用的年限，凡到期的氣瓶必須送往有部門進行安全檢驗，方能繼續使用。每瓶氣體在使用到尾氣時，應保留瓶內余壓在0.5MPa，最小不得低於0.25MPa余壓，應將瓶閥關閉，以保證氣體質量和使用安全。瓶裝氣體產品在運輸儲存、使用時都應分類堆放，嚴禁可燃氣體與助燃氣體堆放在一起，不準靠近明火和熱源，應做到勿近火、勿沾油臘、勿爆曬、勿重拋、勿撞擊，嚴禁在氣瓶身上進行引弧或電弧，嚴禁野蠻裝卸。

發現歷史

1931年底，美國科學家哈羅德·克萊頓·尤里（Harold Clayton Urey）在蒸發了大量液體氫之後，利用光譜檢測的方法發現了重氫（氘，D）。尤里因此在1934年獲得諾貝爾化學獎。

根據尤里的建議，重氫被命名為“Deuterium”，在希臘語中是“第二”的意思。

反氘介紹

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製成，但至今仍未曾成功造到一顆擁有正電子的完整反氘原子。

發現者

同位素這個名詞的西文isotope是英國人索迪（F. Soddy，1877-1956）於1911年開始使用的。後來，另一位英國人阿斯頓（F. W. Aston，1877-1945）在1919年製成了質譜儀，可以用來分離不同質量的粒子，並且測定它們的質量。這就把研究同位素的方法提高了一大步。阿斯頓先後利用質譜儀發現了很多元素的同位素，他在71種元素之中，陸續找到了202種同位素之多，這為我們認識同位素，開始積累了大量資料。

最引人關注的是，氫有沒有同位素的問題。為了尋找氫的同位素，人們前後用了十幾年的時間，而沒有得出肯定的結果。1931年初，有人從理論上推導，認為應該有質量數為2的氫同位素存在，並且估算出2H：1H=1：4500的比例。1931年年底，美國哥倫比亞大學的尤里教授和他的助手們，把四升液態氫在三相點14°K下緩慢蒸發，最後只剩下幾立方毫米液氫，然後用光譜分析。結果在氫原子光譜的譜線中，得到一些新譜線，它們的位置正好與預期的質量為2的氫譜線一致，從而發現了重氫。尤里對它定了一個專門名，稱“deuterium”（中文譯為“氘”，符號“D”）。後來英、美的科學家們又發現了質量為3的“tritium”（中文譯為“氚”，符號“T”），是具有放射性的另一重要氫同位素。

氘的發現是科學界在二十世紀三十年代初的一件大事。尤里因此在1934年榮獲了諾貝爾化學獎金。他的聲譽從此飛躍，可是他並未停止不前，後來還繼續完成了很多重要研究工作。現在最常見的是氧化氘（又名重水），它的主要特性：氧化氘最大密度的溫度是11.22℃（普通水是4.08℃），熔點是3.82℃，沸點是101.42℃，這些特性與普通水都大不相同。重水易於用電解水而取得，所以電費低廉的北歐能大量生產。後來重水成為製造氫彈的重要材料之一。

以上簡單地敘述了一下氘和重水，是想由此引起人們對這位化學家尤里的重視。他是1981年一月六日才以八十六歲的高齡病故的。下面(此文發表於1982年—編者注)扼要地介紹他的生平和業績，表示我們對他的敬念。哈羅德·克萊頓·尤里（Harold Clayton Urey）於1893年4月29日生在美國西北部印第安納州的一個農民家庭里。中學畢業之後，他先在一個農村的國小里教了三年書。後來才進了蒙大拿州立大學，他當時的主修課是生物學，以化學作為副系。可是他一生的主要成就，卻由副系化學提供了基礎。他畢業後得到了獎學金，從1921年到1923年在美國加州大學進修。成績優異，三十歲時，取得了博士學位。1923年他又得了出國進修的獎學金，去丹麥跟波爾教授專門研究原子結構理論。尤里回國以後，先在約翰·霍普金斯大學擔任講師。1929年到哥倫比亞大學擔任化學系副教授，他在這裡和別人合作，寫了一本專著，書名是《原子、分子和量子》（Atoms、Molecules and Quanta）。這是用英文寫的關於量子力學的名著之一。這說明了尤里對於量子力學和熱力學，以及核結構的成就，本來早已經達到相當高的水平了。在這期間，他用光譜法發現了驚人的氫同位素之一，氘。尤里從此以後，成為同位素化學方面公認的權威。經過他的研究，使同位素的分離開始有了化學方法。由於這種方法的成功，很多同位素才成為化學的、生物學的、地質學等方面的示蹤物。在二次世界大戰時，他利用同位素化學的豐富知識對最後戰勝日本起了重大的作用。過去同位素的分離，只是在極小的範圍內，用實驗室的規模進行的。二次大戰期間，尤里領導了一批助手，使重水分離和鈾同位素的大規模分離，這一技術方面的成功，便使第一批核子彈的生產成為可能。戰後，尤里接受了芝加哥大學的聘請，擔任教授。在這裡，他發表了一篇極重要的論文，這篇論文的題目是《同位素物質的熱力學性質》。此後，尤里利用了高度精確的質譜儀，來檢驗地質和海洋中的氧同位素的百分比。由於這項技術的成功，他能相當準確地計算出七千萬年前海洋的溫度。

他在1952年發表了宇宙間元素豐度的數據，發展了元素起源和宇宙學理論。地的專著《行星：其起源和發展》（The Planets：Their Origin and Development）一書中，從化學過程來討論太陽系演化的學說，指出行星是由圍繞在原始太陽周圍的塵埃聚集成的。地球的原始大氣應當和木星大氣相似，主要由甲烷、氨和氫所組成。地球的大氣是經幾個長期階段的變化形成的。1953年尤里和學生米勒（Stanley L.Miller）設計了一套儀器，模擬原始地球大氣的成份和條件，在甲烷、氨、氫和水蒸氣混合物中，連續進行了一星期的火花放電後，形成了十多種胺基酸。這說明了原始大氣產生蛋白質的可能。這為研究生命起源問題開展了重要途徑。1968年他六十五歲時，被加州大學聘為海洋研究所的高級研究員，他又提出了太陽系由隕石形成的理論，並認為在別的行星上也可能產生生命。尤里還是研究月球表面的專家。阿波羅登月取回月岩的樣品，就是由尤里主持參加研究的。在海盜號火箭探索火星計畫中，尤里又擔任重要顧問。尤里在四十一歲時榮獲諾貝爾化學獎外，他還先後得到各國政府、學術團體和科學組織授予的三十多種獎章和獎品，美國一些大學授給他十六個榮譽博士學位，其他國家的大學也曾授予他九個榮譽學位。這說明了世界上學術界對他的科學成就之重視。在尤里一生的最後十年中，他把很多精力放在反對原子武器的破壞作用上。他早就認為美國不可能獨占核武器，他主張美國和蘇聯都應當減少原子武器，使世界長期和平可能達到。他在臨終之前，還一再強調，原子能只能用於和平目的。他多年來所做的大量公開講演講和文字呼籲,曾經得到美國好些知識分子的同情,儘管有人不同意尤里的一些觀點,但沒有人懷疑,他的主張是真誠的和發自內心的。哈羅德.尤里的業績將永垂於化學史上。

危害人體

如果把氘（或者說重水）說成是有毒物質是完全錯誤的。這就好像空氣一樣，空氣中約4/5是氮氣，這對生物是沒有任何危害的。如果空氣中氮氣比例過高，人就會窒息而亡，但這並不說明氮氣是有毒氣體。同樣道理，普通水中含有微量的重水，這對生命並沒有影響，當重水含量很高時，人體會受到傷害，而這也 並不說明氘是有毒物質。