重氧水

发布时间：2025-09-07

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一、基本理化性质

1. 分子结构与组成

- 分子式：H2O（重氧水）

- 相对分子质量：20.01496

- 同位素含量：氧-18丰度为100%

2. 物理性质

- 外观：无色、无味、无臭的透明液体

- 密度：在25℃下，密度约为1.10935 g/cm³

- 熔点和沸点：熔点为0.28℃，沸点为100.13℃

- 蒸汽压比：液相蒸汽压比表现出与普通水略有差异的特性。

3. 化学性质

- 酸碱性：呈中性，其自身不具有显著的酸性或碱性

- 氧化性：作为水的一种形式，重氧水同样不具强氧化性

二、与其他物质的反应

1. 电离反应

- 自水电离：重氧水也会发生自水电离，产生氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-），但由于同位素取代，其在某些反应速率上可能与普通水有所不同。

- 离子积常数：由于氧-18的核稳定性较高，重氧水的离子积常数（Kw）理论上与普通水相似，但具体数值需通过实验确定。

2. 置换反应

- 氢同位素交换：重氧水中的氧-18可以在某些条件下通过同位素交换反应被其他形式的氧替代，这在核工业和环境科学中有重要应用。

- 化学反应速率：由于氧-18的质量数大于氧-16，重氧水参与的某些置换反应可能在动力学上表现出不同的反应速率特性。

3. 加成反应

- 与非金属元素反应：重氧水可以与活泼非金属元素（如钠、钾等）发生加成反应，生成相应的化合物，如NaO-18和KO-18。

- 与有机化合物反应：在特定条件下，重氧水可以与某些有机化合物发生加成反应，生成含有氧-18标记的有机产物。

三、在各领域的应用

1. 科研领域

- 示踪技术：由于氧-18具有独特的核性质（如放射性），重氧水常被用作示踪剂，帮助科学家研究生物体内代谢途径、化学反应机理等。

- 环境科学：通过分析水体中的氧-18含量变化，科学家可以追踪水循环过程、研究古气候变迁等环境问题。

2. 医疗领域

- 核医学成像：使用重氧水作为示踪剂，结合正电子发射断层扫描（PET）技术，可以帮助医生更清晰地观察患者体内的生理和病理变化。

- 药物研发：在药物合成过程中，利用重氧水进行同位素标记，有助于揭示药物在人体内的作用机制和代谢途径。

3. 工业及农业领域

- 核工业：在核反应堆中，重氧水可作为冷却剂或中子减速剂使用，提高核反应的效率和安全性。

- 农业研究：通过分析植物对重氧水的吸收和利用情况，研究人员可以更好地了解植物的水分利用效率和抗旱性能。

GHS分类

根据全球化学品统一分类和标签制度（GHS），重氧水通常不属于危险品。它没有明确的GHS危险性类别、标签要素或警示词。

安全术语

由于重氧水不属于危险品，因此没有特定的安全术语。然而，在操作时仍需遵循一般的实验室安全规范，如佩戴适当的个人防护装备（PPE）。

风险术语

同样，由于重氧水不属于危险品，没有特定的风险术语。但需要注意的是，虽然重氧水本身无毒，但如果误食或过量摄入，可能会对人体产生不良影响，因为它与普通水在代谢上有所不同。

急救措施

- 吸入：如果吸入，请将患者移到新鲜空气处。

- 皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。

- 眼睛接触：分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。

- 食入：漱口，禁止催吐。立即就医。

对保护施救者的忠告：将患者转移到安全的场所。咨询医生。出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。

消防措施

灭火剂：用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。

特别危险性：无资料。

灭火注意事项及防护措施：消防人员须佩戴携气式呼吸器，穿全身消防服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中发出声音，必须马上撤离。隔离事故现场，禁止无关人员进入。收容和处理消防水，防止污染环境。

泄漏应急处理

作业人员防护措施、防护装备和应急处置程序：建议应急处理人员戴携气式呼吸器，穿防静电服，戴橡胶耐油手套。禁止接触或跨越泄漏物。作业时使用的所有设备应接地。尽可能切断泄漏源。消除所有点火源。根据液体流动、蒸汽或粉尘扩散的影响区域划定警戒区，无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。

环境保护措施：收容泄漏物，避免污染环境。防止泄漏物进入下水道、地表水和地下水。

泄漏化学品的收容、清除方法及所使用的处置材料：小量泄漏：尽可能将泄漏液体收集在可密闭的容器中。用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并转移至安全场所。禁止冲入下水道。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。封闭排水管道。用泡沫覆盖，抑制蒸发。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

废弃处置

对于废弃的重氧水，应根据实验室或工业废物处理规定进行妥善处置。由于它不属于危险品，一般可以按照普通废水的处理方式进行处理。然而，考虑到其可能含有的同位素标记，最好在专业人员的指导下进行处置，以确保不会对环境造成不必要的影响。

安全数据表（SDS）

重氧水的安全数据表（SDS）提供了关于其物理化学性质、稳定性和反应性、毒理学信息、生态学信息、处置注意事项、运输信息以及法规信息等详细内容。这些信息对于正确理解和安全使用重氧水至关重要。特别是对于从事相关研究和工业应用的人员来说，仔细阅读并理解SDS中的信息是必不可少的。

1. 纯度

- 定义：重氧水的纯度通常指的是其中重氧（^18O）的富集程度，即^18O在总氧中的占比。

- 标准：纯度一般以原子百分比（at%）或重量百分比（wt%）表示，具体数值根据应用领域和需求而定。例如，某些高端科研应用可能要求极高的纯度（如99%以上），而一般工业应用则可能接受较低的纯度。

2. 同位素组成

- ^18O含量：这是衡量重氧水质量的关键指标之一，直接决定了其作为示踪剂或实验试剂的有效性。

- 其他同位素比例：虽然^16O和^17O的比例不是主要关注点，但在某些高精尖应用中，这些同位素的自然分布也可能影响实验结果。

3. 物理性质

- 密度：重氧水的密度略高于普通水，具体值取决于温度和压力条件。这一指标对于确保产品一致性和可预测性至关重要。

- 沸点和凝固点：虽然与普通水相近，但在高精度测量中仍需考虑其微小差异。

- 折射率：重氧水的折射率也与其同位素组成有关，是评估其纯度和质量的重要参数之一。

4. 化学稳定性和安全性

- 化学稳定性：重氧水应具有良好的化学稳定性，不易与其他物质发生反应，以确保其在储存和使用过程中保持性能不变。

- 安全性：虽然重氧水本身无毒无害，但在生产和使用过程中仍需遵循相关安全规范，避免与其他危险品混合或接触。

5. 特定用途下的性能要求

- 核磁共振成像（NMRI）：在医学领域，重氧水常用于NMRI检查中的造影剂。此时，需要确保重氧水中不含有任何对患者有害的成分，且其纯度和同位素组成能够满足成像需求。

- 科学研究：在生物、化学和环境科学等领域的研究中，重氧水被广泛用作示踪剂。此时，除了上述基本质量指标外，还可能需要根据具体研究目的定制特定的质量要求。

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