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2021년 4월 13일 (화) 12:04 판
물 재이용 시설에 관한 내용은 중수도 문서를 읽어 주세요.
중수(重水) 또는 산화 중수소는 D2O 혹은 2H2O을 말한다. 정확한 이름은 산화듀테륨이다. 일반적인 경수 H2O와 물리적, 화학적 성질은 비슷하나, 수소 원자가 보다 무거운 동위 원소인 중수소로 바뀌었다. 이로 인해 수소와 산소 사이의 결합 에너지가 바뀌고, 물리적, 화학적 성질도 바뀌게 된다.
경수소와 중수소를 하나씩 가지는 혼합중수 HDO도 있다. 물 분자 사이에서 수소 원자의 교환이 빠르게 이뤄지므로, 50%의 경수소와 50%의 중수소를 가진 물에서는 동적 평형 상태에서 50%의 HDO, 25%의 H2O, 25%의 D2O의 비율로 물 분자가 존재하게 된다.
경수에 약 13-150ppm 정도의 비율로 포함되어 있다. 천연 우라늄에 잘 반응하기 때문에 이를 사용하는 원자로에 감속재로 이용되며 듀테륨 화합물의 제조 원료로도 쓰인다.
다른 의미
중수는 산소가 더 높은 원자량을 가지는 동위 원소로 치환된 화합물(중산소수, heavy oxygen water)을 포함하기도 한다. 이 둘에 모두 속하는 화합물로서 D218O는 이중 표식된 물이라고 불린다.
응용
성질
- 일반적인 물과의 성질 비교
| 성질 | D2O(중수) | H2O(경수) |
|---|---|---|
| 녹는점(℃) | 3.82 | 0.0 |
| 끓는점(℃) | 101.72 | 100.0 |
| 밀도(20℃, g/mL) | 1.1056 | 0.9982 |
| 최대 밀도인 온도(℃) | 11.6 | 4.0 |
| 점도(20℃, centipoise) | 1.25 | 1.005 |
| 표면장력(25℃, dyn·cm) | 71.93 | 71.97 |
| 융해열(cal/mol) | 1,515 | 1,436 |
| 기화열(cal/mol) | 10,864 | 10,515 |
화학적인 성질
경수와 거의 동일하다. 그러나 화학반응의 속도 등을 나타내는 평형 상수나 속도 상수 값에는 차이가 있다. 대개 반응성이 경수보다 작으며, 물을 용매로 한 화학 반응 속도가 대부분 중수가 경수보다 느리다.
- 예시
- 추가바람
생리 작용
자연상태의 물에도 소량 포함되어있고, 농도가 묽을 경우 문제가 되지는 않는다. 하지만 진할 경우, 특히 고등생물일수록 정상적인 호흡작용이나 탄산동화작용을 할 수 없는 등 생체 저해작용이 나타난다.
물리적인 성질
위의 표에 대부분 나와 있는 것처럼 경수와는 조금씩 다르다.
상평형 그림은 경수와 거의 같으며, 일반적으로 경수보다 염의 용해도가 작다. 하지만 중수에 더 잘 녹는 염도 있다.
일반적인 물보다 약 10% 무겁기 때문에 얼음을 만들면 물에 가라앉는다. 이미지 추가바람.
더 자세한 내용은 동위원소 참고.
용도
제법
중수는 경수보다 전해 속도가 느리기 때문에 전해 잔류액 속에 농축된다. 동위 원소 교환 반응을 이용할 수도 있고, 물의 분별 전해로도 얻을 수 있다. 보통 전해질로 수산화나트륨을 가한다.
마셔도 되는가?
집에서도 중수 얼음을 만들 수 있다. 실험실에서 쓸 게 아니라면 중수로 만든 무거운 얼음 100g을 만드는 데 약 65달러 정도 든다. 동위 원소 제조업체 등에서 살 수 있다.
그러나 위의 생리 작용에서 보았듯이 진한 농도의 중수는 혈액의 산소에 대한 용해도를 줄여서 폐에서 혈액이 산소를 운반할 수 없게 된다. 따라서 먹으면 정상적인 호흡작용을 방해하게 되어 해를 입을 수 있다.
그러니 가라앉는 얼음은 친구를 놀래킬 때만 쓰고 먹이지는 말자.한 조각에 15달러나 하는 얼음을 먹일 리가
