Деутерий: структура, свойства и употреба

Деутерият е един от изотопните видове водород, който е представен като D или 2H. В допълнение, на него е дадено името тежък водород, защото неговата маса е два пъти по-голяма от тази на протона. Изотопът е вид, който идва от един и същ химичен елемент, но чийто масов брой е различен от този.

Това разграничение се дължи на разликата в броя на неутроните, които има. Деутерият се счита за стабилен изотоп и може да се намери в съединения, образувани от водород с естествен произход, макар и в сравнително малка част (по-малко от 0.02%).

Като се имат предвид неговите свойства, много сходни с тези на обикновения водород, те могат да заместят водорода във всички реакции, в които той участва, като стават еквивалентни вещества.

По тази и други причини този изотоп има голям брой приложения в различни области на науката, превръщайки се в един от най-важните.

структура

Структурата на деутерия се състои главно от ядро, което има протон и неутрон, с атомно тегло или маса от приблизително 2.014 g.

По същия начин този изотоп дължи откритието си на Харолд Ури, химик, роден в Съединените щати, и на неговите сътрудници Фердинанд Брикведд и Джордж Мърфи през 1931 година.

В изображението по-горе може да се види сравнението между структурите на изотопите на водорода, които съществуват под формата на протий (неговия най-изобилен изотоп), деутерий и тритий, подредени от ляво на дясно.

Приготвянето на деутерий в чисто състояние беше успешно проведено за първи път през 1933 г., но от 50-те години на ХХ век се използва вещество в твърда фаза, което показва стабилност, наречена литиев деутерид (LiD), за заместват деутерий и тритий в голям брой химични реакции.

В този смисъл, изобилието на този изотоп е проучено и е наблюдавано, че делът на водата във водата може леко да варира в зависимост от източника, от който е взета пробата.

Освен това, спектроскопските изследвания са установили съществуването на този изотоп в други планети на тази галактика.

Някои факти за деутерий

Както е посочено по-горе, фундаменталната разлика между изотопите на водорода (които са единствените, които са посочени по различни начини) се крие в нейната структура, тъй като количеството протони и неутрони на даден вид придава неговите химични свойства.

От друга страна, деутерият, съществуващ вътре в звездните тела, се елиминира с по-голяма скорост, отколкото произхожда.

Освен това се смята, че други явления на природата образуват само една малка част от нея, така че производството й продължава да генерира интерес към момента.

По същия начин, серия от изследвания разкри, че по-голямата част от атомите, които са се образували от този вид, произхожда от Големия взрив; Това е причината, поради която присъствието му се забелязва в големи планети като Юпитер.

Тъй като най-често срещаният начин за постигане на този вид в природата е, когато се комбинира с водород под формата на протиум, връзката между дела на двата вида в различните области на науката продължава да предизвиква интереса на научната общност. като астрономия или климатология.

свойства

- Това е изотоп без радиоактивни характеристики; то е доста стабилно в природата.

- Може да се използва за заместване на водородния атом в химични реакции.

- Този вид проявява поведение, различно от обикновения водород в реакции от биохимичен характер.

- Когато двата водородни атома във водата се заменят, се получава D ₂ O, придобивайки името на тежка вода.

- Водородът, намиращ се в океана, който е под формата на деутерий, съществува в съотношение 0, 016% спрямо протия.

- В звездите този изотоп има тенденция да се слива бързо, за да предизвика хелий.

- D ₂ O е токсичен вид, въпреки че химичните му свойства са много сходни с тези на H2

- Когато деутериевите атоми са подложени на процес на ядрен синтез при високи температури, се получава отделянето на големи количества енергия.

- Физическите свойства като точка на кипене, плътност, топлина на изпаряване, тройна точка, между другото, имат по-големи величини в молекулите на деутерия (D2), отколкото в водородните молекули (Н ₂ ).

- Най-често срещаната форма, в която е намерена, е свързана с водороден атом, произхождащ от водороден деутерид (HD).

приложения

Благодарение на своите свойства, деутерият се използва в голямо разнообразие от приложения, в които се включва водород. Някои от тези употреби са описани по-долу:

- В областта на биохимията се използва за изотопно маркиране, което се състои в "маркиране" на проба с избрания изотоп, за да се проследи чрез преминаването му през определена система.

- В ядрените реактори, които извършват реакции на синтез, се използва за намаляване на скоростта, с която неутроните се движат без високата абсорбция на тези, които представляват обикновен водород.

- В областта на ядрения магнитен резонанс (ЯМР), разтворителите на база деутерий се използват за получаване на проби от този вид спектроскопия без наличието на интерференции, които се получават при използване на хидрогенирани разтворители.

- В областта на биологията макромолекулите се изучават чрез техники на разсейване на неутрони, където се използват проби с деутерий за значително намаляване на шума в тези контрастни свойства.

- В областта на фармакологията заместването на водород с деутерий се използва за генерирания кинетичен изотопен ефект и позволява на тези лекарства да имат по-дълъг полуживот.