Deuterium: struktur, egenskaper og bruksområder
Deuterium er en av de isotopiske hydrogenartene, som er representert som D eller 2H. I tillegg har det fått navnet tungt hydrogen, fordi massen er dobbelt så stor som protonen. En isotop er en art som kommer fra det samme kjemiske elementet, men hvis massenummer er forskjellig fra denne.
Dette skillet skyldes forskjellen i antall nøytroner det har. Deuterium betraktes som en stabil isotop og kan finnes i forbindelser dannet av hydrogen av naturlig opprinnelse, selv om den er i en ganske liten andel (mindre enn 0, 02%).
Gitt egenskapene, som ligner på vanlig hydrogen, kan erstatte hydrogen i alle reaksjonene den deltar i, og blir tilsvarende stoffer.
Av denne og andre grunner har denne isotopen et stort antall applikasjoner i forskjellige områder av vitenskapen, og blir en av de viktigste.
struktur
Strukturen til deuterium består hovedsakelig av en kjerne som har en proton og et nøytron, med en atomvekt eller masse på ca. 2, 014 g.
På samme måte skyldes denne isotopen sin oppdagelse til Harold C. Urey, en kjemiker fra USA, og hans samarbeidspartnere Ferdinand Brickwedde og George Murphy, i 1931.
I bildet ovenfor kan du se sammenlikningen mellom strukturer av isotoper av hydrogen, som finnes i form av protium (den mest omfattende isotopen), deuterium og tritium, ordnet fra venstre til høyre.
Utarbeidelsen av deuterium i ren tilstand ble vellykket gjennomført for første gang i 1933, men siden 1950-tallet har det vært brukt et stoff i fast fase, og det har vist stabilitet, kalt litium deuterid (LiD), for erstatte deuterium og tritium i et stort antall kjemiske reaksjoner.
I denne forstand er overflaten av denne isotopen blitt studert, og det har blitt observert at andelen av det i vannet kan variere noe, avhengig av hvilken kilde prøven er tatt fra.
I tillegg har spektroskopi studier bestemt eksistensen av denne isotopen i andre planeter i denne galaksen.
Noen fakta om deuterium
Som nevnt ovenfor ligger den grunnleggende forskjellen mellom isotoper av hydrogen (som er de eneste som er oppnådd på forskjellige måter) i sin struktur, fordi mengden protoner og nøytroner av en art gir sine kjemiske egenskaper.
På den annen side elimineres deuterium som eksisterer inne i stjernekroppen med større fart enn den er oppstått.
I tillegg vurderes det at andre naturfenomener bare utgjør en liten mengde, slik at produksjonen fortsetter å generere interesse for tiden.
Tilsvarende har en rekke undersøkelser avslørt at det store flertallet av atomer som har dannet seg fra denne arten stammer fra storebaren; Dette er grunnen til at dets nærvær blir lagt merke til i store planeter som Jupiter.
Som den vanligste måten å oppnå denne arten i naturen er det når det kombineres med hydrogen i form av et protium, fortsetter forholdet mellom andelen av begge arter i ulike områder av vitenskapen å vekke interesse for det vitenskapelige samfunn., for eksempel astronomi eller klimatologi.
egenskaper
- Det er en isotop som mangler radioaktive egenskaper; det vil si, det er ganske stabilt i naturen.
- Det kan brukes til å erstatte hydrogenatomet i kjemiske reaksjoner.
- Denne arten manifesterer en oppførsel som er forskjellig fra vanlig hydrogen i reaksjoner av biokjemisk karakter.
- Når de to hydrogenatomer i vannet er erstattet, oppnås D 2 O, og får navnet på tungt vann.
- Vannet i havet som er i form av deuterium finnes i en andel på 0, 016% i forhold til protiumet.
- I stjernene har denne isotopen en tendens til å slå seg sammen raskt for å gi opphav til helium.
- D 2 O er en giftig art, selv om dens kjemiske egenskaper er svært lik H 2
- Når deuteriumatomer blir utsatt for atomfusjonsprosessen ved høye temperaturer, oppnås frigjøring av store mengder energi.
- Fysiske egenskaper som kokepunkt, tetthet, fordampningsvarme, trippelpunkt, har blant annet høyere størrelser i deuteriummolekylene (D 2 ) enn i hydrogenmolekylene (H 2 ).
- Den vanligste formen der den er funnet, er knyttet til et hydrogenatom, opprinnelse av hydrogendeuteride (HD).
søknader
På grunn av egenskapene er deuterium brukt i en rekke bruksområder der hydrogen er involvert. Noen av disse bruksområder er beskrevet nedenfor:
- På biokjemisk område brukes den i isotopisk merking, som består av å markere en prøve med den valgte isotopen for å spore den gjennom passasjen gjennom et bestemt system.
- I atomreaktorer som utfører fusjonsreaksjoner, brukes det til å redusere hastigheten som nøytroner beveger seg uten høy absorpsjon av disse som gir vanlig hydrogen.
- I området for atommagnetisk resonans (NMR) brukes deuteriumbaserte løsningsmidler til å oppnå prøver av denne typen spektroskopi uten tilstedeværelse av forstyrrelser som oppstår ved bruk av hydrogenerte løsningsmidler.
- På biologiområdet studeres makromolekyler gjennom nøytronspredningsteknikker, hvor prøver som leveres med deuterium, brukes til å redusere støyen betydelig i disse kontrastegenskapene.
- På farmakologisk område brukes erstatning av hydrogen ved deuterium til den kinetiske isotopeffekten som genereres og gir disse legemidlene en lengre halveringstid.
