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水應(yīng)該是大家最熟悉不過的物質(zhì)了，每人每天都需要攝入一定量的水以維持機(jī)體代謝所需。
人有胖瘦之分，但你知道水也有“輕重之別”嗎？只聽說要“多喝熱水”，那重水又是什么，跟普通的水有什么區(qū)別，喝了重水會(huì)中毒嗎？
一提到重水，人們常常把它與核電站聯(lián)系起來。沒錯(cuò)，重水確實(shí)是核電站常用的中子減速劑，但它本身是沒有輻射的，外觀也幾乎與普通的水一模一樣。
無論是重水還是普通水，都由氫和氧兩種元素組成。普通的水分子相對分子質(zhì)量為18，而重水分子卻是20。重水“重”在哪里？問題就出在氫上。
氫元素是一個(gè)統(tǒng)稱，自然界中一共有3種氫，分別為氕、氘、氚，它們互為彼此的同位素。
這三兄弟長得十分相像，都含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)核外電子。它們之間最大的區(qū)別就在質(zhì)量上，氕的質(zhì)量最小，其次是氘，氚最重。
之所以質(zhì)量不同，是因?yàn)樗鼈兊脑雍瞬煌脑雍藘?nèi)只有1個(gè)質(zhì)子，沒有中子，氘核則由1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子構(gòu)成，而最重的氚核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子。
日常生活中普通的水由2個(gè)氕原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，而核電站用的重水則由2個(gè)氘原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，因此重水其實(shí)“重”在了氫上。
此外，2個(gè)氚原子也可以與1個(gè)氧原子結(jié)合成更重的水分子，我們管它叫超重水，這種水是有放射性的。
要回答重水有沒有毒，我們首先要知道到底什么是“毒”，中毒時(shí)人體到底發(fā)生了哪些變化？
常見的有毒化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入肌體后，能與肌體發(fā)生一系列生物化學(xué)反應(yīng)，干擾或破壞肌體的正常生理功能，引起暫時(shí)性或持久性的病理狀態(tài)，甚至危及生命。
除此之外，還有些物質(zhì)會(huì)與人體發(fā)生更復(fù)雜的作用，引起中毒。
當(dāng)然，劑量也是一個(gè)重要的因素，鹽、糖，甚至純凈水等一些看似“人畜無害的”物質(zhì)如果攝入過多也會(huì)中毒。
下面我們就來仔細(xì)討論下，重水是否有毒。首先，重水本身并不會(huì)向外輻射射線，自然也不會(huì)通過電離輻射來對人體造成損害，這就排除了由輻射引起的毒性。
僅從化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致中毒的角度看，如果重水和普通水的化學(xué)性質(zhì)足夠地相似，那么它在人體內(nèi)能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)理論上是與普通的水一樣的，應(yīng)該和水一樣無害。
如果重水和普通水的化學(xué)性質(zhì)有所不同，那么不同之處很可能就是重水的毒性所在。
講到這里一些化學(xué)小天才可能要搶答了：氕與氘只相差一個(gè)中子，核外電子個(gè)數(shù)完全相同，它們各自與氧結(jié)合后形成的水分子的電子個(gè)數(shù)與分布也是幾乎相同的。
化學(xué)老師一定講過，電子結(jié)構(gòu)往往決定了化學(xué)性質(zhì)，因此重水的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該與水是相同的，所以重水毒性也和水相似，只有極大量飲用才有害。
曾有實(shí)驗(yàn)人員用重水配置食物喂養(yǎng)小鼠，一段時(shí)間后，小鼠體內(nèi)的水漸漸被重水取代。
當(dāng)血漿中的重水含量達(dá)到20%時(shí)，小鼠就會(huì)開始出現(xiàn)皮膚發(fā)炎、尾巴壞死的現(xiàn)象；達(dá)到30%時(shí)，小鼠出現(xiàn)痙攣、昏睡、拒食等癥狀；達(dá)到35%以上時(shí)，小鼠開始陸續(xù)死亡。
除了小鼠，其他動(dòng)物和一些植物同樣也無法依靠重水生存，根據(jù)體內(nèi)重水濃度的不同，會(huì)出現(xiàn)不同程度的中毒癥狀，甚至死亡。
這一系列實(shí)驗(yàn)都指向了一個(gè)結(jié)論：重水和水的化學(xué)性質(zhì)并不完全相同。
要知道，對于人來說，水是最重要的物質(zhì)之一。人體時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生著無數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)多數(shù)都需要水的參與，且往往伴隨著氫原子的轉(zhuǎn)移。
如果把水替換成重水，一些生化反應(yīng)就可能減慢，甚至慢到如同停滯一般，這樣人體正常的生理活動(dòng)就難以維系，進(jìn)而表現(xiàn)出中毒的癥狀，這便是重水導(dǎo)致中毒的原理了。
不過，我們?nèi)粘：鹊乃斜旧砭秃形⒘康闹厮梭w也天然含有大約4 mL的重水，這些都不會(huì)對健康產(chǎn)生影響。
但是，當(dāng)喝下的重水足夠多時(shí)，就很可能對健康造成嚴(yán)重危害。
說到這兒，你有沒有靈光一閃！既然重水能抑制生理活動(dòng)，那么我們能不能用重水來阻礙一種本不該出現(xiàn)在人體內(nèi)的異常生理活動(dòng)，即癌細(xì)胞的分裂呢？
正常細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)都能被重水抑制，那么作為生命活動(dòng)最旺盛、不斷分裂的癌細(xì)胞，自然首當(dāng)其沖。
聰明的科學(xué)家也想到了這點(diǎn)，試圖利用重水來抑制癌細(xì)胞分裂和病毒滅活。目前，相關(guān)研究仍在進(jìn)行中，這依然只是一個(gè)大膽的猜想，并未在臨床得到應(yīng)用。
來源：數(shù)字北京科學(xué)中心