Het deuterium is een isotoop van de waterstofsoort, die wordt weergegeven als D of 2 H. Bovendien heeft het de naam zware waterstof gekregen, omdat de massa twee keer zo groot is als die van het proton. Een isotoop is een soort die uit hetzelfde chemische element komt, maar waarvan het massagetal hiervan verschilt.
Dit onderscheid is te wijten aan het verschil in het aantal neutronen dat het heeft. Deuterium wordt beschouwd als een stabiele isotoop en kan worden aangetroffen in natuurlijk voorkomende waterstofverbindingen, hoewel in een vrij kleine hoeveelheid (minder dan 0,02%).
Gezien zijn eigenschappen, die sterk lijken op die van gewone waterstof, kan het waterstof vervangen in alle reacties waaraan het deelneemt en gelijkwaardige stoffen worden.
Om deze en andere redenen heeft deze isotoop een groot aantal toepassingen in verschillende wetenschapsgebieden en wordt het een van de belangrijkste.
Structuur
De structuur van deuterium wordt voornamelijk gevormd door een kern met een proton en een neutron, met een atoomgewicht of -massa van ongeveer 2.014 g.
Evenzo dankt deze isotoop zijn ontdekking aan Harold C. Urey, een chemicus uit de Verenigde Staten, en zijn medewerkers Ferdinand Brickwedde en George Murphy, in het jaar 1931.
In de bovenste afbeelding zie je de vergelijking tussen de structuren van waterstofisotopen, die bestaan in de vorm van protium (de meest voorkomende isotoop), deuterium en tritium, gerangschikt van links naar rechts.
De bereiding van deuterium in zuivere staat werd voor het eerst met succes uitgevoerd in 1933, maar sinds de jaren vijftig wordt een stof in vaste fase gebruikt die stabiliteit heeft aangetoond, lithiumdeuteride (LiD) genaamd, om vervang deuterium en tritium in een groot aantal chemische reacties.
In die zin is de abundantie van deze isotoop bestudeerd en is waargenomen dat het aandeel ervan in water enigszins kan variëren, afhankelijk van de bron waaruit het monster is genomen.
Bovendien hebben spectroscopiestudies het bestaan van deze isotoop op andere planeten in deze melkweg vastgesteld.
Enkele feiten over deuterium
Zoals hierboven vermeld, ligt het fundamentele verschil tussen waterstofisotopen (die de enige zijn die op verschillende manieren zijn genoemd) in hun structuur, omdat het aantal protonen en neutronen in een soort het zijn chemische eigenschappen geeft.
Aan de andere kant wordt het deuterium dat in de stellaire lichamen aanwezig is, met grotere snelheid verwijderd dan het is ontstaan.
Bovendien wordt ervan uitgegaan dat andere natuurverschijnselen er maar een klein deel van vormen, dus de productie ervan blijft vandaag de dag belangstelling wekken.
Evenzo heeft een reeks onderzoeken onthuld dat de overgrote meerderheid van de atomen die uit deze soort zijn gevormd, hun oorsprong hebben in de oerknal; dit is de reden waarom zijn aanwezigheid wordt opgemerkt op grote planeten zoals Jupiter.
Aangezien de meest gebruikelijke manier om deze soort in de natuur te verkrijgen, is wanneer deze wordt gecombineerd met waterstof in de vorm van protium, blijft de relatie tussen het aandeel van beide soorten in verschillende wetenschapsgebieden de interesse van de wetenschappelijke gemeenschap wekken. , zoals astronomie of klimatologie.
Eigendommen
- Het is een isotoop zonder radioactieve kenmerken; dat wil zeggen, het is vrij stabiel van aard.
- Het kan worden gebruikt om het waterstofatoom te vervangen in chemische reacties.
- Deze soort vertoont een ander gedrag dan gewone waterstof bij reacties van biochemische aard.
- Wanneer de twee waterstofatomen worden vervangen in water, wordt D 2 O verkregen , wat de naam zwaar water krijgt.
- De waterstof die in de oceaan aanwezig is in de vorm van deuterium bestaat in een verhouding van 0,016% in verhouding tot protium.
- In sterren heeft deze isotoop de neiging snel samen te smelten en helium te vormen.
- D 2 O is een giftige soort, hoewel de chemische eigenschappen erg lijken op die van H 2
- Wanneer deuteriumatomen bij hoge temperaturen aan het kernfusieproces worden onderworpen, komt er veel energie vrij.
- fysische eigenschappen, zoals kookpunt, dichtheid, verdampingswarmte, tripelpunt onder andere, hogere hoeveelheden bij deuterium (D 2 ) moleculen dan waterstof (H 2 ) moleculen .
- De meest voorkomende vorm waarin het wordt gevonden, is gekoppeld aan een waterstofatoom, afkomstig van waterstofdeuteride (HD).
Toepassingen
Vanwege zijn eigenschappen wordt deuterium gebruikt in een breed scala aan toepassingen waarbij waterstof is betrokken. Enkele van deze toepassingen worden hieronder beschreven:
- Op het gebied van biochemie wordt het gebruikt bij isotopenmarkering, die bestaat uit het "markeren" van een monster met de geselecteerde isotoop om het te traceren door zijn passage door een specifiek systeem.
- In kernreactoren die fusiereacties uitvoeren, wordt het gebruikt om de snelheid waarmee neutronen bewegen te verlagen zonder de hoge absorptie van deze die gewone waterstof presenteert.
- Op het gebied van nucleaire magnetische resonantie (NMR) worden oplosmiddelen op basis van deuterium gebruikt om monsters van dit soort spectroscopie te verkrijgen zonder de aanwezigheid van interferenties die optreden bij het gebruik van gehydrogeneerde oplosmiddelen.
- In de biologie worden macromoleculen bestudeerd door middel van neutronenverstrooiingstechnieken, waarbij monsters voorzien van deuterium worden gebruikt om ruis in deze contrasteigenschappen significant te verminderen.
- Op het gebied van farmacologie wordt de vervanging van deuterium door waterstof gebruikt vanwege het kinetische isotopische effect dat wordt gegenereerd, waardoor deze geneesmiddelen een langere halfwaardetijd hebben.
Referenties
- Britannica, E. (zd). Deuterium. Opgehaald van britannica.com
- Wikipedia. (sf). Deuterium. Opgehaald van en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemistry, negende editie. Mexico: McGraw-Hill.
- Hyperfysica. (sf). Deuterium Overvloed. Hersteld van hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- ThoughtCo. (sf). Deuterium-feiten. Opgehaald van thoughtco.com