중수

물 재이용 시설에 관한 내용은 중수도 문서를 읽어 주세요.

중수(重水, 영어: Heavy water)는 물을 구성하는 원소 중에서 수소의 자리를 수소의 동위원소인 중수소가 차지한 것을 말한다. 화학식은 D₂O. 우리가 생각하는 일반적인 물은 중수와 구별할 필요가 있을 때는 경수라고 부르며, 이 문서에서 일반적인 물은 경수라고 칭한다.

자연상태에의 물 속에도 13~150ppm 정도의 극미량이 포함되어 있다.

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

• 탄화알루미늄을 가수 분해해서 메탄을 만드는 반응: 중수에서는 경수보다 20배 정도 늦다.

추가바람

• 예외적 사례

수소 이온 촉매 반응: 중수 쪽이 더 빠르다. 그 예로는 자당의 전화가 있다.

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

• 원자로의 감속체로 사용한다. 중수를 감속체 또는 감속 냉각제로 사용한 원자로를 중수 원자로라고 한다.
• 듀테륨과 듀테륨 화합물의 중요한 제조 원료이다.

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