科學素養13—男人才是水做的！

為什麼會做這個題目，是因為昨天看臉書時，有個網友留言寫到：

人體70%是水分是日本731部隊研究出來的，把母親與新生兒同時丟進烤箱裡面加熱至500度，計時算出死亡時間，得出人體70%是水分的結論。

每次在網路上看到有人說著我不知道的事，我就會查資料來確認，經查，果然是錯誤的。因為

1. 在二戰爆發前，科學家早就已經測出來人體的含水量了。
2. 500度的溫度實在太高了，不只水份會蒸發，蛋白質也會碳化、脂肪也會燃燒掉，根本測不準。
3. 同時放2種樣品母親、新生兒，到底是要測誰的水分？

問題來了，人體的含水量到底是怎麼知道呢？答案是利用

💡同位素稀釋法

這原理說來也簡單，但在解說前要先說明一個概念—同位素。

我們知道原子是由質子、中子、電子組成的。而不同的元素，原子核內質子的數目就會不同。

但自然界存在著下列三種氫原子，原子核內都是1個質子。

氫	¹₁H	質子×1、電子×1
氘	²₁H 或 D	質子×1、中子×1、電子×1
氚	³₁H 或 T	質子×1、中子×2、電子×1

這三種氫原子都只有一個質子，所以都在週期表的第一個位置，因此我們稱他們為「同位素」。

一般來說，同位素的物理性質會不同，但化學性質會非常相近。

了解同位素的概念後，接著來說明科學家玩了什麼把戲，能測出人的體含水量。

💡檢測方法

1. 先利用氘製作出重水。
   （一般的水是H₂O，而重水是D₂O，人體會把這2種水當成同一種)
2. 取30克的重水讓人喝下。
3. 等待4~6小時，待重水藉血液循環及擴散作用，均勻分布全身。
   （期間不能運動、尿尿，以避免水份散失）
4. 取唾液或尿液，並測量這些液體中重水的含量，就能得到全身的水量有多少了。
5. 人體有會少量的水蒸發還有少量的D₂O會和蛋白質反應，所以要把這些都因素都扣掉，這樣就能精準的知道人體的含水率了。

註：別想的太難，就跟把糖溶在水裡，然後求糖水濃度是同一個意思。

💡計算方法：

$$\frac{\text{溶質重}}{\text{溶液重}}=\text{濃度} \;\Rightarrow\; \text{溶液重}=\frac{\text{溶質重}}{\text{濃度}} \,$$

若有1個60公斤的男性喝了重水30克(溶質重)，結果尿液中重水的濃度測出來是0.08%(濃度)，這樣，就能求出這個人總共有30÷0.08%=37500(克)的水，也就是37.5公斤的水。那麼他的含水率是37.5/60=62.5%。

用這個方法，我們能得到以下資訊：

1. 肌肉含水率約75%
2. 脂肪含水率約10%
3. 男人的含水率約55%~65%。
4. 女生的含水率約45%~60%。 （一般來說女生體脂率較高，但脂肪含水率又低，就會導致女生的含水率較低。）
5. 嬰兒的含水率約75%。

所以，依實驗結果來看，男人的含水率高於女性。因此，男人才是水做的！

問題：

關於「同位素」的敘述，何者正確？

A. 同位素有相同質子數

B. 同位素化學性質差異極大

C. 同位素在週期表上位置不同

D. 同位素有不同元素符號

答案：A

同位素以「相同質子數、不同中子數」為其定義；化學性質相近、物理性質不同。