北京理工大學講師，應用化學博士水是什麼？從初中接觸化學開始，我們就牢牢記住水是H2O，所以這看起來真是一個愚蠢的問題，但是化學家並不這麼想。在0℃冰就會融化，這件事大家都知道，但如果有一種冰塊在3.8℃以上才能融化，你相信嗎？它並不是需要什麼特殊的壓強或其他環境條件，也並不是混合了什麼其他的物質，就是純純的、地道的水，但又有一點不一樣，它叫重水。

左側為重水冰塊，右側為普通冰塊

重水“重”在哪？

簡單來說，重水只是比普通的水(我們稱之為“輕水”)密度大一些。微觀上，普通的水分子和重水分子，都是由2個氫原子和1個氧原子組成的，不同的是，普通水中的氫原子化學符號是H，稱之為“氫”（或“氕”），而重水中的氫原子化學符號是D，稱之為“重氫”（或“氘”）。H和D之間的區別是什麼呢？實際上，普通的氫原子H的原子核中只含有1個質子，而重氫原子D的原子核中多了一個中子，所以20℃時1mL輕水是0.9982克，而重水則是1.056克。另外，氫原子的第三種類型是T，稱之為“超重氫”（或“氚”），也是原子核中多了2個中子。

從外觀上看，重水和普通水沒有任何區別，都是無色無味的液體，並且由於它們是同一種元素組成的物質，所以它們的化學性質非常接近，但要說一點區別都沒有，說出來誰也不信。

在自然界中，重水的分佈很不均勻，雪、雨水和地表水中重水的含量很少，每50噸的普通水中大約有7.5千克的重水，所以人們為了獲得重水，普遍採用電解普通水的方法。由於重水不會被電解，所以電解液中重水的濃度就會越來越高，最終獲得較純的重水。只不過，這樣製備的重水會消耗大量的電能，提煉1千克重水比熔煉1噸鋁所需的電能還要多3倍。

那人們為什麼還源源不斷的電解水來製備重水呢？這是因為在現代原子能反應堆中，重水參與化學反應的速率比輕水要慢，是目前為止最好的中子減速劑，在製造核燃料過程發揮重要作用，並且重水更不容易吸收中子，可能讓鍊式反應可持續。

重水有毒？

重水剛開始進入人們視野就和核反應堆聯繫在一起，雖然現在我們已經知道它危險性不大，但是當年很多人對它的第一印象就是極度危險的。

然而科學家的好奇心永無止盡，早在它被發現不久後就有人把重水喝了下去。

這個人就是喬治·赫維西（George Charles de Hevesy），名字可能對多數人比較陌生，但如果有人聽說過用王水把諾貝爾獎金牌溶了的故事，也可以從中看出一點這位科學家的性情。但那是另外一個故事，和今天重水無關。言歸正傳，對喝重水這件事，我們首先考慮它的毒性。

重水雖然沒有放射性，也並不是有毒物質，但是生物只需要普通的水。這就好像空氣中的氮氣無毒，但是吸入高濃度氮氣會缺氧窒息一樣，如果只喝重水，身體機能一定會出問題。

有關它的老鼠實驗中就已經發現，重水能抑制細胞的分裂（重水的致死濃度為60%），導致需要快速新陳代謝的組織由於細胞大面積死亡而壞死，如髮根或胃部黏膜會最先出現毛病。好消息可能是，本來快速增長的癌細胞也會出現生長減慢，不過減慢的程度對於癌症的治療並沒有太大幫助。

植物在濃度較高的重水環境中會逐漸枯萎

來源 | 論文《通過開放筆記本科學觀察氧化氘對生物分子和活細胞的生物物理效應》

可以明確的是，目前通過正規途徑買到的重水，在瓶身標籤上基本都會標註有安全性警告，或者是“僅用於實驗”等提醒，不建議任何人嘗試飲用重水。

重水是甜的？

但理論是理論，喝一點點問題不大，所以後來也有無數人嘗試過重水的味道。至於讓這麼多人“追熱點”嘗試重水的緣由，卻有點奇怪——重水是不是甜的？

來源| Popular Science報導節選

水為什麼會有甜味呢？根據外國一位好奇博主的策劃，他召集並設置了簡單的盲測實驗，被試者將依次品嚐不同種類的水，每次三滴。為了排除無關因素，如重量帶來的感官差異，他還花重金買了與重水分子量相同的重氧水（又稱氧18水），結果幾乎所有被試者都能區分出重水，並且分辨速度非常快。

來源丨Thunderf00t

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。

甜度感知（1無感，3輕微，5中等，7非常，9齁甜）

為了進一步研究重水產生甜味的原因，第二個實驗團隊還進行了小鼠實驗，結果卻發現小鼠對蔗糖水有較強的偏好，但卻對重水無感，甚至觀察到小鼠表現出對重水的厭惡。

來源| 論文《A Study of Taste and Smell of Heavy Water (99.8%) in Rats》

這就帶來了一種猜測：重水能嘗出甜味的原因可能來自於人類特有，而囓齒類生物沒有的甜味受體。

來源| Carmelo Tempra / IOCB Prague

進一步的實驗證實，TAS1R2 / TAS1R3受體就是人類能嘗出重水甜味的最終原因，並且後續的受體抑製劑實驗也反向證明了這一點，不過仍沒有找到確切的點位和作用機理，有待進一步研究和發現。

總之，這裡有一個無用的小知識：當你面前有兩杯水時，淺嚐一口就能判斷出哪杯是重水，但是珍愛生命，請遠離重水！