氧化氘，也稱為“重水”或“氘水”，是氧和氫的重同位素，即氘的化合物。它被稱為重水，因為它的密度大于H?O，其化學式為D?O.氘的原子核中含有一個中子和質子，這使它的重量是只有一個質子的質子（氫）的兩倍。氧化氘在常溫常壓下是無色無味的液體。與普通水相比，其化學特性相對不活潑，比重為1.10775（25℃），熔點/冰點為3.82℃，沸點為101.42℃。重水分子之間的氫鍵強度和結合度都比普通水分子強。D的數量?截至1991年，O的產量約為30000噸1。D在地球上的濃度?H中的O?O為150-200ppm。假設D?O在火星極地冰蓋的冰中含量要高得多。

氧化氘的起源

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地球上發現的大多數氘（重氫）被認為是在宇宙大爆炸后約10分鐘形成的，還有目前在宇宙中發現的其他非常輕的同位素。最近，25億年前，地球上的大多數氘原子都被并入了水分子中。氘同位素所占的天然氫的一小部分（僅占所有氫同位素的0.015%），現在最常見的形式是HDO分子。從那時起，氘一直是最常見的這種形式，并最終在1931年被科學家發現為重水。

1931年，美國化學家Harold C.Urey和他的同事Ferdinand G.Brickwedde和George M.Murphy一起發現了氘。由于這一發現，他于1934年被授予諾貝爾化學獎。自從氘最初被發現以來，已經創造并發現了這種物質的許多變體和形式，例如氧化氘。

純重水，D?O、 是氫的重穩定同位素氘的氧化物，用符號2H或D表示。在物理和化學上，它幾乎與普通的“輕”水H相同?O、 但是其密度高出10%。正是這種更高的密度使這種化合物有了“重水”的綽號

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氧化氘的用途

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重水的生物醫學應用（D?O）

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D2O是最早用于代謝研究的同位素示蹤劑之一，在1932年由Harold Urey發現后不久，Schoenheimer、Rittenberg和Ussing的開創性工作證明了D2O中的氘結合到許多代謝池中4。一旦引入細胞池，D2O在整個身體水中平衡，并通過涉及水的縮合/水解反應結合到代謝物中；至關重要的是，這是以一種持續和可預測的方式發生的。通常，每公斤0.1毫升的人體水被吞咽，對于成年人來說是5-7毫升。這會增加D?血液中O含量從150到約300ppm，隨后降低到正常水平，半衰期為幾天。許多此類試驗均未報告不良反應6，7。使用適當的D?O劑量，允許測量一系列代謝過程，從氘化前體的合成到隨后將其結合到聚合物中，例如，氘化丙氨酸轉化為蛋白質，葡萄糖轉化為糖原，脂肪酸轉化為甘油三酯，核糖部分轉化為核酸4。為了達到10%的人體水含量（可能有毒也可能無毒），一個70公斤重的人（大約50升的人體水）必須迅速飲用5升純D2O。這似乎不太可能是有意或偶然發生的。D?人體體液中高達23%的O濃度在短時間內沒有毒性8。由于氘和碳之間的結合強度是氫的10倍，因此對酶活性的抑制，更高的劑量和長時間的暴露對真核生物是有毒的9。D?O對原核生物的毒性比對真核生物的毒性小得多。經過一段時間的適應，許多細菌和藻類可以在純D中生長?O、 盡管通常比在H2O10中慢。氧化氘也用于藥理學，其中H/D取代增加了藥劑的半衰期，通常有利地影響藥物的藥物動力學11，12。氘化形式的藥物通常具有與質子化形式不同的作用。一些氘化藥物表現出不同的轉運過程。重復也可能改變藥物代謝途徑（代謝轉換）。新陳代謝的改變可能導致作用持續時間的延長和毒性的降低11，12。

D2O在電子行業的應用。

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光學發光二極管（OLED）

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氫/氘初級動力學同位素效應提供了關于OLED材料降解機制的有用信息。因此，用C–D鍵取代OLED中不穩定的C–H鍵可以將器件壽命提高五倍，而不會損失效率13。

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光纖

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在光纖中，從D2O中提取并沉積到Si中的氘通過將其轉移到1620 nm波長（超出正常工作范圍14，15）來減少吸收損耗，從而將光纖的使用壽命和效率提高數倍16。

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其他應用程序。

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氧化氘通常用于重水電解過程中，用于生產對半導體工業至關重要的氘氣。例如，由于同位素動力學效應，用氘代替氫大大降低了金屬氧化物半導體晶體管中的熱電子降解效應。據報道，晶體管壽命提高了10-50倍17。氧化氘也被用作水文、生態學、昆蟲學、采礦業和其他情況下的非放射性示蹤劑，因為追蹤研究是必不可少的，但放射性同位素的使用是不適用的18-20。

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結論

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在當代研究中，D2O提供了創造體內代謝表型更全面圖景的機會，為臨床應用和個性化醫療的新興領域提供了一個獨特的發展平臺9。D2O可以在不冷藏的情況下長期保持疫苗（包括脊髓灰質炎疫苗）的穩定性21。在高科技和電子工業中，氧化氘提高了OLED的壽命和性能，并提高了光纖的使用壽命和效率。