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重水(氘)应用大全都在这里啦!

来源:开腾特气  更新:2020-03-11 19:35:11 作者: 浏览:105次

重水

重水 (化学文摘社CAS化学物质索引号:7789-20-0;分子式:2H20或D20)是水的一种,其中的氢原子是其同位素氘(重氢)而不是氕(轻氢)。氘是稳定的同位素。和普通水相比,重水的密度大10.6%。将一块冰冻重水投入普通水中,我们可以看到重水的这一物理特性:固态重水会沉入水中。如果将重水冷冻,我们会看到,重冰的熔点要高一些(3.7 °C),在接近冰点的普通水中并不会融化。
人们通常认为,地球上的大多数氘(重氢)形成于宇宙大爆炸后十分钟左右,同时形成的还有一些存在于宇宙中的质量较轻的氢同位素。后来,大约25亿年以前,地球上大多数氘原子形成了水分子。极少一部分氘原子(约占氢同位素氘的0.015%)和氢原子结合,形成半重水HDO。这是氘原子最常见的存在形式。
1931年,科学家发现了氘,认为其即是重水。纯重水D2O,是氢的稳定形态同位素氘的氧化物。氘,元素符号为2H或D。重水的理化属性和普通的“轻”水H20几乎一致,但重水的密度要大10%。正是因为较大的密度,氧化氘别名“重水”。

 

今天开小编就为大家细细解说一下重水在各行业中的应用~

 

01
重水在药品行业中的应用:
氘原子(D)可以减慢人体代谢药物的速度。它天然存在于人体中,可以安全地用作治疗药物的成分。由于氘和pro具有非常相似的化学性质,在某些药物的生产中,氘可以代替substitute。
因此,氘不会从根本上改变药物的治疗效果。研究表明,含氘的药物或氘化的药物通常会保留全部效力和作用,但含氘的药物代谢较慢通常会带来更长的有效益处,较小或较少的剂量以及较少的药物副作用。
氘如何减慢药物的代谢速度?氘在药物分子内形成的化学键比pro更强。由于药物代谢通常涉及破坏此类化学键,因此较强的键意味着药物代谢较慢。 
氧化氘用于制造许多带有氘标记的化合物,包括用于药物的氘化中间体。

 

02
重水在诊断学中的应用:

 

氧化氘(D2O)用作代谢研究和代谢相关疾病诊断的示踪剂。氘作为水或其他化合物的成分,可以安全地作为饮料或注射剂施用于患者。当水或化合物被人体处理时,氘的存在会告诉医生患者是如何代谢氘的。然后,医生可以使用结果确定是否存在疾病以及对未来评估或治疗的需求。在另一个应用中,氘被用作药物代谢的核磁共振(NMR)测量的标志物。医院诊断实验室和大学实验室在医学研究(包括癌症研究)中均使用氘化化合物。

 

03
重水在水文学的应用:

 

氧化氘(重水;2H2O);D2O)注入地下水位后,可以直接洞察含水层中地下水的运动和分布。可以检测到少量的氘,从而告知科学家特定位置的水量和流量(地下水水文学)。使用氘作为示踪剂的水文学被用于环境研究,水和废水测绘,以及最近的水力压裂监测(也称为“压裂”)中。氘在油田服务和应用的天然气勘探过程中用于水力压裂,在钻井液中用作示踪剂(用于确定钻井液是否渗透到岩心中)以及地质研究中。由于没有与氧化氘有关的有害化学物质,而且它是一种稳定的同位素。

 

04
重水在光纤中的应用:

光缆用氘气处理在光纤制造的最后步骤。对于某些光纤,由于与电缆中或电缆周围的原子发生化学反应,光学性能可能会下降,这是一个很大的风险。氘代替了光纤电缆上的一些the,这降低了化学反应速率,导致光传输变差,并延长了电缆的使用寿命。

 

05
重水在半导体行业中的应用:
 
半导体中如何使用氘气?
氘气(2H2; D2)通过氘-exchange交换过程用于制造通常在电路板中发现的硅半导体和微芯片。氘退火将氘原子替换为氘,从而防止芯片电路由于化学腐蚀和热载流子效应而劣化。该工艺大大延长并改善了半导体和微芯片的生命周期,同时使它们可以做得更小并具有高电路密度(高密度芯片)。

在半导体中使用氘的好处;
在半导体中使用氘而不是Pro(氢的常见同位素)可带来多种好处。首先,Si-D键的振动弛豫时间比传统的Si-H键短得多。这意味着该化合物更快地达到振动平衡点。其原因归因于在硅晶体深处具有Si-Si键的量子耦合。总体而言,这导致D掺杂器件的寿命大大超过H掺杂。通过研究发现,氘和硅之间存在异常数量的同步性。这意味着这两个元素非常快速,非常牢固地结合在一起。所有这些都有利于半导体芯片和微芯片的制造和使用已发现氘可降低作用于半导体的热载流子效应的严重性,同时减少应力引起的泄漏电流。热载流子效应和应力引起的泄漏电流都可以极大地控制半导体的寿命,并且通常是芯片内故障的主要原因。

 

06
重水在科学研究与制造中的应用:

化学,物理和生物研究实验室以多种方式使用氘。许多公司参与制造用于这些应用的氘代产品。例如,研究人员使用氘化NMR溶剂提供空白背景溶剂以采集样品质子光谱。药物研究寻求特定位置的氘标记,以改善有趣药物的药代动力学。氧化氘的物理应用包括聚变工艺开发,中子产生和其他广泛的实验研究。当将氧化氘引入生命系统时,生物途径会产生重要的个体代谢特征。

 

07
重水在核产品中的应用:
 
氧化氘(重水; 2H2O; D2O)被用作在某些重水核反应堆如CANDU主持和热传送系统®反应器。世界上许多国家都通过核裂变以这种方式生产能源。

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