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同位素的物理性质：明显不同，差异主要来自质量
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| 性质 | H₂O (普通水) | D₂O (重水) | 差异原因 |
|---|---|---|---|
| 密度 (20°C) | 0.998 g/cm³ | 1.105 g/cm³ | 质量增加 |
| 沸点 | 100.0 °C | 101.4 °C | 分子间力略强 |
| 熔点 | 0.0 °C | 3.8 °C | 同上 |
| 粘度 | 较低 | 约高 23% | 质量效应 |
| 生物毒性 | 无 | 高浓度有毒（干扰酶） | 动力学同位素效应 |
因为中子数不同导致原子质量 / 分子质量不同，从而影响：密度（最直接） 熔点、沸点（重同位素通常略高） 扩散速率、蒸气压、粘度 光谱（红外、拉曼、NMR 核磁共振中化学位移和耦合常数有微小变化） 热容、热导率等
对于较重元素（如铅的 ²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb），熔点、沸点差异通常只有 0.01–0.1 °C 级别，几乎察觉不到。
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