審稿專家：甘強(qiáng)

北京理工大學(xué)講師，應(yīng)用化學(xué)博士

水是什么？從初中接觸化學(xué)開始，我們就牢牢記住水是H2O，所以這看起來(lái)真是一個(gè)愚蠢的問題，但是化學(xué)家并不這么想。

在0 冰就會(huì)融化，這件事大家都知道，但如果有一種冰塊在3.8 以上才能融化，你相信嗎？它并不是需要什么特殊的壓強(qiáng)或其他環(huán)境條件，也并不是混合了什么其他的物質(zhì)，就是純純的、地道的水，但又有一點(diǎn)不一樣，它叫重水。

左側(cè)為重水冰塊，右側(cè)為普通冰塊

重水“重”在哪？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，重水只是比普通的水(我們稱之為“輕水”)密度大一些。微觀上，普通的水分子和重水分子，都是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子組成的，不同的是，普通水中的氫原子化學(xué)符號(hào)是H，稱之為“氫”（或“氕”），而重水中的氫原子化學(xué)符號(hào)是D，稱之為“重氫”（或“氘”）。

H和D之間的區(qū)別是什么呢？實(shí)際上，普通的氫原子H的原子核中只含有1個(gè)質(zhì)子，而重氫原子D的原子核中多了一個(gè)中子，所以20 時(shí)1mL輕水是0.9982克，而重水則是1.056克。另外，氫原子的第三種類型是T，稱之為“超重氫”（或“氚”），也是原子核中多了2個(gè)中子。

從外觀上看，重水和普通水沒有任何區(qū)別，都是無(wú)色無(wú)味的液體，并且由于它們是同一種元素組成的物質(zhì)，所以它們的化學(xué)性質(zhì)非常接近，但要說(shuō)一點(diǎn)區(qū)別都沒有，說(shuō)出來(lái)誰(shuí)也不信。

在自然界中，重水的分布很不均勻，雪、雨水和地表水中重水的含量很少，每50噸的普通水中大約有7.5千克的重水，所以人們?yōu)榱双@得重水，普遍采用電解普通水的方法。由于重水不會(huì)被電解，所以電解液中重水的濃度就會(huì)越來(lái)越高，最終獲得較純的重水。只不過，這樣制備的重水會(huì)消耗大量的電能，提煉1千克重水比熔煉1噸鋁所需的電能還要多3倍。

那人們?yōu)槭裁催€源源不斷地電解水來(lái)制備重水呢？這是因?yàn)樵诂F(xiàn)代原子能反應(yīng)堆中，重水參與化學(xué)反應(yīng)的速率比輕水要慢，是目前為止最好的中子減速劑，在制造核燃料過程發(fā)揮重要作用，并且重水更不容易吸收中子，可能讓鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可持續(xù)。

重水有毒？

重水剛開始進(jìn)入人們視野就和核反應(yīng)堆聯(lián)系在一起，雖然現(xiàn)在我們已經(jīng)知道它危險(xiǎn)性不大，但是當(dāng)年很多人對(duì)它的第一印象就是極度危險(xiǎn)的。

然而科學(xué)家的好奇心永無(wú)止盡，早在它被發(fā)現(xiàn)不久后就有人把重水喝了下去。

這個(gè)人就是喬治·赫維西（George Charles de Hevesy），名字可能對(duì)多數(shù)人比較陌生，但如果有人聽說(shuō)過用王水把諾貝爾獎(jiǎng)金牌溶了的故事，也可以從中看出一點(diǎn)這位科學(xué)家的性情。但那是另外一個(gè)故事，和今天重水無(wú)關(guān)。言歸正傳，對(duì)喝重水這件事，我們首先考慮它的毒性。

重水雖然沒有放射性，也并不是有毒物質(zhì)，但是生物只需要普通的水。這就好像空氣中的氮?dú)鉄o(wú)毒，但是吸入高濃度氮?dú)鈺?huì)缺氧窒息一樣，如果只喝重水，身體機(jī)能一定會(huì)出問題。

有關(guān)它的老鼠實(shí)驗(yàn)中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，重水能抑制細(xì)胞的分裂（重水的致死濃度為60%），導(dǎo)致需要快速新陳代謝的組織由于細(xì)胞大面積死亡而壞死，如發(fā)根或胃部黏膜會(huì)最先出現(xiàn)毛病。好消息可能是，本來(lái)快速增長(zhǎng)的癌細(xì)胞也會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)減慢，不過減慢的程度對(duì)于癌癥的治療并沒有太大幫助。

植物在濃度較高的重水環(huán)境中會(huì)逐漸枯萎 來(lái)源 | 論文

可以明確的是，目前通過正規(guī)途徑買到的重水，在瓶身標(biāo)簽上基本都會(huì)標(biāo)注有安全性警告，或者是“僅用于實(shí)驗(yàn)”等提醒，不建議任何人嘗試飲用重水。

重水是甜的？

但理論是理論，喝一點(diǎn)點(diǎn)問題不大，所以后來(lái)也有無(wú)數(shù)人嘗試過重水的味道。至于讓這么多人“追熱點(diǎn)”嘗試重水的緣由，卻有點(diǎn)奇怪——重水是不是甜的？

來(lái)源 | Popular Science報(bào)道節(jié)選

水為什么會(huì)有甜味呢？根據(jù)外國(guó)一位好奇博主的策劃，他召集并設(shè)置了簡(jiǎn)單的盲測(cè)實(shí)驗(yàn)，被試者將依次品嘗不同種類的水，每次三滴。為了排除無(wú)關(guān)因素，如重量帶來(lái)的感官差異，他還花重金買了與重水分子量相同的重氧水（又稱氧18水），結(jié)果幾乎所有被試者都能區(qū)分出重水，并且分辨速度非?？?。

來(lái)源丨Thunderf00t

在另一項(xiàng)味覺測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，28名參與者中也有22名能準(zhǔn)確區(qū)分出了重水，根據(jù)參與者的反饋，純重水的甜味最顯著，但整體味道偏輕，平均甜度為3.3 0.4。

甜度感知（1無(wú)感，3輕微，5中等，7非常，9齁甜）

為了進(jìn)一步研究重水產(chǎn)生甜味的原因，第二個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了小鼠實(shí)驗(yàn)，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)小鼠對(duì)蔗糖水有較強(qiáng)的偏好，但卻對(duì)重水無(wú)感，甚至觀察到小鼠表現(xiàn)出對(duì)重水的厭惡。

來(lái)源 | 論文《A Study of Taste and Smell of Heavy Water (99.8%) in Rats》

這就帶來(lái)了一種猜測(cè)：重水能嘗出甜味的原因可能來(lái)自于人類特有，而嚙齒類生物沒有的甜味受體。

來(lái)源 | Carmelo Tempra / IOCB Prague

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TAS1R2 / TAS1R3受體就是人類能嘗出重水甜味的最終原因，并且后續(xù)的受體抑制劑實(shí)驗(yàn)也反向證明了這一點(diǎn)，不過仍沒有找到確切的點(diǎn)位和作用機(jī)理，有待進(jìn)一步研究和發(fā)現(xiàn)。

總之，這里有一個(gè)無(wú)用的小知識(shí)：當(dāng)你面前有兩杯水時(shí)，淺嘗一口就能判斷出哪杯是重水，但是珍愛生命，請(qǐng)遠(yuǎn)離重水!