重水是水么？重水可以（日常）饮用吗？ 第1页

1、什么是重水？

原子一般由带正电的质子、带负电的电子、以及不带电的中子组成（只有 H 不含中子）。

质子数相同的原子，其化学性质基本上一致，因此被看做同一种化学元素。不过同种化学元素的中子数可以不同，这类原子被称为元素的同位素。

水的分子式是 ，但如果把其中的H换成它的同位素氘（deuterium，缩写为D），水就变成了重水 。

这个名字很好理解，因为D比H多一个中子，质量大约重一倍。类似的， 被称为超重水。

2、重水可以喝么？

知乎上有句流行的话，叫“离开剂量谈毒性都是耍流氓”，这句话放在这里同样适用。

少量的摄入重水是完全没有问题的，我们日常引用的水中，D/H比例本身就有1/6400左右。在很多人体代谢实验中，志愿者也会摄入若干克的重水方便做同位素标记，这类小剂量的重水摄入对人体的影响几乎难以察觉。

但长期、大量的引用重水确实对身体有害。摄入过多的重水，会导致体内的H逐渐被D代替。动物实验表明，当D比例达到25%时能导致不育（有时是不可逆的）。而当达到50%左右时往往能够致死。

不过对人而言，要持续数周的饮用纯重水才能达到这么高的替换比。重水价格差不多几千RMB/kg，我想大部分人都没有这个经济能力来喝重水自杀。

另外需要注意的是，超重水（ ）中的T具有放射性，即使少量的摄入也会对健康造成威胁。

3、重水为什么不能大量喝？

前面提到，同位素之间的化学性质基本上一致。而基本上一致，也就意味着不完全一致。

多数情况下，原子核的质量比较重，经常被当作经典粒子处理，具有确定的位置以及动量。但对H这类较小的原子来说，核量子效应比较明显，动量/位置具有不确定性。由于D比H多一个中子，质量重一倍，因此D原子的振动频率通常比H原子低不少，这会导致明显的同位素效应。

这种不确定性对H的性质有比较大的影响。例如，H可以通过量子隧穿效应越过能垒，加快扩散速率（有哪些物理学上的事实，没有一定物理学知识的人不会相信？）。

另外H的动量不确定性还会带来额外的零点振动能，从而影响化学键的强度（量子力学适用于 DNA 尺度的分子吗？ 碳氘键为什么比碳氕键稳定？）。

举个不严谨的例子：H是个有多动症的熊孩子，不喜欢呆在原地，也不喜欢被束缚。相比之下，D就比较稳重。

由于这些性质的不同，H和D在化学性质上还是有一定差异的。而人体内像蛋白质这样的分子往往对H的化学性质非常敏感。把H大量换成D之后，许多分子都会失去原有的功能，从而影响人的正常代谢。