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为什么重水像普通水一样行动
水覆盖了我们星球的70%以上,它是由h₂o制成的,两个氢原子粘合到一个氧原子上。但是,还有一种罕见的水,称为“重水”,其中氢原子被氘代替,氘是一种较重的氢,带有一个额外的中子。由于氘大约是重水的两倍,为什么重水像普通水一样出现在Knowridge Science报告中。
来源:Knowridge科学报告水覆盖了我们星球的70%以上,它是由h₂o制成的,两个氢原子粘合到一个氧原子上。
,但还有一种罕见的水,称为“重水”,其中氢原子被氘代替,氘是一种较重的氢,带有一个额外的中子。
由于氘大约是常规氢的两倍,因此您可能会期望重水(D₂O)的行为有所不同。
令人惊讶的是,事实并非如此。例如,它仅比正常水高4°C。
Max Planck聚合物研究所的科学家,由Mischa Bonn领导,终于弄清楚了原因。
他们的研究在科学发展中发表,表明两个相反的量子效应相互抵消,使重水和普通水的特性令人惊讶地相似。
科学进步在量子力学中,即使在绝对零温度(–273°C)中,原子也永远不会完全静止。它们在所谓的“零点能量”中略微振动。
在水中,氢原子振动很多,因为它们是如此轻。这意味着他们不在距氧气原子的固定距离处,它们存在于一种模糊的“云”中。这些量子振动称为核量子效应(NQE)。
当氢被较重的氘代替时,原子振动较小,并靠近氧原子。
这种效果使水分子略小,并影响其与其他水分子相互作用。
在这种“分子内”效果中,水分子内的键会收紧,相邻分子之间的距离增加,使它们更易于分离,就像冰融化时一样。
因此,虽然一种效应削弱了分子连接,但另一个效果会增强它们 - 两者几乎相互抵消。