什么？参与核反应的重水也能喝？喝过的还都说甜？

水是什么？从初中接触化学开始，我们就牢牢记住水是H2O，所以这看起来真是一个愚蠢的问题，但是化学家并不这么想。

在0℃冰就会融化，这件事大家都知道，但如果有一种冰块在3.8℃以上才能融化，你相信吗？它并不是需要什么特殊的压强或其他环境条件，也并不是混合了什么其他的物质，就是纯纯的、地道的水，但又有一点不一样，它叫重水。

******重水“重”在哪？****简单来说，重水只是比普通的水(我们称之为“轻水”)**密度大一些。微观上，普通的水分子和重水分子，都是由2个氢原子和1个氧原子组成的，不同的是，普通水中的氢原子化学符号是H，称之为“氢”（或“氕”），而重水中的氢原子化学符号是D，称之为“重氢”（或“氘”）。
**H和D之间的区别是什么呢？**实际上，普通的氢原子H的原子核中只含有1个质子，而重氢原子D的原子核中多了一个中子，所以20℃时1mL轻水是0.9982克，而重水则是1.056克。另外，氢原子的第三种类型是T，称之为“超重氢”（或“氚”），也是原子核中多了2个中子。**从外观上看，重水和普通水没有任何区别，都是无色无味的液体，**并且由于它们是同一种元素组成的物质，所以它们的化学性质非常接近，但要说一点区别都没有，说出来谁也不信。

在自然界中，重水的分布很不均匀，雪、雨水和地表水中重水的含量很少，每50吨的普通水中大约有7.5千克的重水，所以**人们为了获得重水，普遍采用电解普通水的方法。**由于重水不会被电解，所以电解液中重水的浓度就会越来越高，最终获得较纯的重水。只不过，这样制备的重水会消耗大量的电能，提炼1千克重水比熔炼1吨铝所需的电能还要多3倍。

那人们为什么还源源不断地电解水来制备重水呢？这是因为在现代原子能反应堆中，重水参与化学反应的速率比轻水要慢，是目前为止最好的中子减速剂，在制造核燃料过程发挥重要作用，并且重水更不容易吸收中子，可能让链式反应可持续。

**重水有毒？**重水刚开始进入人们视野就和核反应堆联系在一起，虽然现在我们已经知道它危险性不大，但是当年很多人对它的第一印象就是极度危险的。

然而科学家的好奇心永无止尽，早在它被发现不久后就有人把重水喝了下去。

这个人就是乔治·赫维西（George Charles de Hevesy），名字可能对多数人比较陌生，但如果有人听说过用王水把诺贝尔奖金牌溶了的故事，也可以从中看出一点这位科学家的性情。但那是另外一个故事，和今天重水无关。言归正传，对喝重水这件事，我们首先考虑它的毒性。

重水虽然没有放射性，也并不是有毒物质，但是生物只需要普通的水。这就好像空气中的氮气无毒，但是吸入高浓度氮气会缺氧窒息一样，如果只喝重水，身体机能一定会出问题。

有关它的老鼠实验中就已经发现，重水能抑制细胞的分裂（重水的致死浓度为60%），**导致需要快速新陈代谢的组织由于细胞大面积死亡而坏死，如发根或胃部黏膜会最先出现毛病。**好消息可能是，本来快速增长的癌细胞也会出现生长减慢，不过减慢的程度对于癌症的治疗并没有太大帮助。

可以明确的是，目前通过正规途径买到的重水，在瓶身标签上基本都会标注有安全性警告，或者是“仅用于实验”等提醒，不建议任何人尝试饮用重水。

**重水是甜的？**但理论是理论，喝一点点问题不大，所以后来也有无数人尝试过重水的味道。至于让这么多人“追热点”尝试重水的缘由，却有点奇怪——重水是不是甜的？

**水为什么会有甜味呢？**根据外国一位好奇博主的策划，他召集并设置了简单的盲测实验，被试者将依次品尝不同种类的水，每次三滴。为了排除无关因素，如重量带来的感官差异，他还花重金买了与重水分子量相同的重氧水（又称氧18水），结果几乎所有被试者都能区分出重水，并且分辨速度非常快。

在另一项味觉测试实验中，28名参与者中也有22名能准确区分出了重水，根据参与者的反馈，纯重水的甜味最显著，但整体味道偏轻，平均甜度为3.3±0.4。

为了进一步研究重水产生甜味的原因，第二个实验团队还进行了小鼠实验，结果却发现小鼠对蔗糖水有较强的偏好，但却对重水无感，甚至观察到小鼠表现出对重水的厌恶。

这就带来了一种猜测：重水能尝出甜味的原因可能来自于人类特有，而啮齿类生物没有的甜味受体。

进一步的实验证实，**TAS1R2 / TAS1R3受体就是人类能尝出重水甜味的最终原因，**并且后续的受体抑制剂实验也反向证明了这一点，不过仍没有找到确切的点位和作用机理，有待进一步研究和发现。

总之，这里有一个无用的小知识：当你面前有两杯水时，浅尝一口就能判断出哪杯是重水，但是珍爱生命，请远离重水!

来源：数字北京科学中心微信公众号

审稿专家：甘强

北京理工大学讲师，应用化学博士