目录
- 1氘核的组成
- 2氘的性质
- 3氘核的性质
- 4氘的用途
- 5氢的同位素
>氘核的组成
《img_ommitted_1》
氘
氘核为
氘(deuterium)的原子核,由1个质子与1个中子组成。
>氘的性质
氘(deuterium),氢(H)的
同位素,也被称为重氢,元素符号一般为D或2H。氘原子核中有一个质子和一个中子,其
相对原子量为普通氢的二倍。氢中有0.02%的氘,在大自然的含量约为一般氢的七千分之一。氘用于
热核反应,聚变时放出β射线后形成质量数为 3 的氦,并在化学和生物学的研究工作中作示踪原子。氘被称为“未来天然燃料”。
常用制法:(1)由
重水电解;(2)由
液氢低温精
镏。
>氘核的性质
《img_ommitted_2》
聚变反应原理
氘核中有两个
核子,
平均结合能为1.11MeV(1eV≈1.602 189 2×10-19J),每个氘核的
自旋状态函数有3个,即+1,0,-1。氘核所带
电荷少,彼此间库仑斥力较小,不大的
能量就能克服
斥力的作用。超高温度时,氘核或与氢
原子核互相碰撞,可以发生
聚变反应,放出能量,生成
平均结合能比氘核大的
核,如:
D+D→H+
T+4MeV,D+D→n+3
He+3.3MeVD+T→n+4He+17.6MeV
>氘的用途
《img_ommitted_3》
聚变反应堆装置示意图
常温下,氘是一种无色、无味、无毒无害的可燃性气体。它用于核能、可控核聚变反应、氘化光导纤维、氘润滑油、激光器、灯泡、实验研究、半导体材料韧化处理以及核医学,核农业等方面;另外在军事上,它也有一些重要的用途,比如制造氢弹,中子弹和DF激光武器。
>氢的同位素
氢有三种
同位素:H(
氕)、H(
氘)、H(
氚),平时见到的
氢以H为主,含少量H;
氦也有He(
氦3)和He(氦4)两种同位素,He不稳定,一般见到的是He。
4个H聚变为一个He;
2个H变为一个He;
H + H = He + n
总之要聚变成He,至少要有4个
核子(
质子或
中子),因为质子和中子在一定条件下可以互相转化。如果聚变中的核子超过4个了,多余的通常会以中子形式
释放出来。
可以仔细研究He的核
质量,以及中子、质子的质量,会发现由两个质子加两个中子组成的He核,比两个自由质子及两个自由中子质量之和要小,此即
质量亏损的来源,
核聚变的巨大
能量就来源于这个质量之差。
还可以理解为
聚变后,每个质子和中子的质量都减小了。正如当一人从高处跳到地面,如果释放的能量通过
辐射发散到
外太空,可以发现那个人的质量有微小的下降。