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氧化氘，也称为“重水”或“氘水”，是氧和氢的重同位素，即氘的化合物。它被称为重水，因为它的密度大于H₂O，其化学式为D₂O.氘的原子核中含有一个中子和质子，这使它的重量是只有一个质子的质子（氢）的两倍。氧化氘在常温常压下是无色无味的液体。与普通水相比，其化学特性相对不活泼，比重为1.10775（25℃），熔点/冰点为3.82℃，沸点为101.42℃。重水分子之间的氢键强度和结合度都比普通水分子强。D的数量₂截至1991年，O的产量约为30000吨1。D在地球上的浓度₂H中的O₂O为150-200ppm。假设D₂O在火星极地冰盖的冰中含量要高得多。

氧化氘的起源

地球上发现的大多数氘（重氢）被认为是在宇宙大爆炸后约10分钟形成的，还有目前在宇宙中发现的其他非常轻的同位素。最近，25亿年前，地球上的大多数氘原子都被并入了水分子中。氘同位素所占的天然氢的一小部分（仅占所有氢同位素的0.015%），现在最常见的形式是HDO分子。从那时起，氘一直是最常见的这种形式，并最终在1931年被科学家发现为重水。

1931年，美国化学家Harold C.Urey和他的同事Ferdinand G.Brickwedde和George M.Murphy一起发现了氘。由于这一发现，他于1934年被授予诺贝尔化学奖。自从氘最初被发现以来，已经创造并发现了这种物质的许多变体和形式，例如氧化氘。

纯重水，D₂O、 是氢的重稳定同位素氘的氧化物，用符号2H或D表示。在物理和化学上，它几乎与普通的“轻”水H相同₂O、 但是其密度高出10%。正是这种更高的密度使这种化合物有了“重水”的绰号

氧化氘的用途

重水的生物医学应用（D₂O）

D2O是最早用于代谢研究的同位素示踪剂之一，在1932年由Harold Urey发现后不久，Schoenheimer、Rittenberg和Ussing的开创性工作证明了D2O中的氘结合到许多代谢池中4。一旦引入细胞池，D2O在整个身体水中平衡，并通过涉及水的缩合/水解反应结合到代谢物中；至关重要的是，这是以一种持续和可预测的方式发生的。通常，每公斤0.1毫升的人体水被吞咽，对于成年人来说是5-7毫升。这会增加D₂血液中O含量从150到约300ppm，随后降低到正常水平，半衰期为几天。许多此类试验均未报告不良反应6，7。使用适当的D₂O剂量，允许测量一系列代谢过程，从氘化前体的合成到随后将其结合到聚合物中，例如，氘化丙氨酸转化为蛋白质，葡萄糖转化为糖原，脂肪酸转化为甘油三酯，核糖部分转化为核酸4。为了达到10%的人体水含量（可能有毒也可能无毒），一个70公斤重的人（大约50升的人体水）必须迅速饮用5升纯D2O。这似乎不太可能是有意或偶然发生的。D₂人体体液中高达23%的O浓度在短时间内没有毒性8。由于氘和碳之间的结合强度是氢的10倍，因此对酶活性的抑制，更高的剂量和长时间的暴露对真核生物是有毒的9。D₂O对原核生物的毒性比对真核生物的毒性小得多。经过一段时间的适应，许多细菌和藻类可以在纯D中生长₂O、 尽管通常比在H2O10中慢。氧化氘也用于药理学，其中H/D取代增加了药剂的半衰期，通常有利地影响药物的药物动力学11，12。氘化形式的药物通常具有与质子化形式不同的作用。一些氘化药物表现出不同的转运过程。重复也可能改变药物代谢途径（代谢转换）。新陈代谢的改变可能导致作用持续时间的延长和毒性的降低11，12。

D2O在电子行业的应用。

光学发光二极管（OLED）

氢/氘初级动力学同位素效应提供了关于OLED材料降解机制的有用信息。因此，用C–D键取代OLED中不稳定的C–H键可以将器件寿命提高五倍，而不会损失效率13。

光纤

在光纤中，从D2O中提取并沉积到Si中的氘通过将其转移到1620 nm波长（超出正常工作范围14，15）来减少吸收损耗，从而将光纤的使用寿命和效率提高数倍16。

其他应用程序。

氧化氘通常用于重水电解过程中，用于生产对半导体工业至关重要的氘气。例如，由于同位素动力学效应，用氘代替氢大大降低了金属氧化物半导体晶体管中的热电子降解效应。据报道，晶体管寿命提高了10-50倍17。氧化氘也被用作水文、生态学、昆虫学、采矿业和其他情况下的非放射性示踪剂，因为追踪研究是必不可少的，但放射性同位素的使用是不适用的18-20。

结论

在当代研究中，D2O提供了创造体内代谢表型更全面图景的机会，为临床应用和个性化医疗的新兴领域提供了一个独特的发展平台9。D2O可以在不冷藏的情况下长期保持疫苗（包括脊髓灰质炎疫苗）的稳定性21。在高科技和电子工业中，氧化氘提高了OLED的寿命和性能，并提高了光纤的使用寿命和效率。