Deuteriul este un izotop al speciilor de hidrogen, care este reprezentat ca D sau 2 H. In plus, a fost dat numele de hidrogen greu, deoarece masa sa este de două ori cea a protonului. Un izotop este o specie care provine din același element chimic, dar al cărui număr de masă este diferit de acesta.
Această distincție se datorează diferenței de număr de neutroni pe care îi are. Deuteriu este considerat un izotop stabil și poate fi găsit în compuși hidrogeni naturali, deși într-o proporție destul de mică (mai puțin de 0,02%).
Dat fiind proprietățile sale, foarte similare cu cele ale hidrogenului obișnuit, poate substitui hidrogenul în toate reacțiile la care participă, devenind substanțe echivalente.
Din aceste motive și din alte motive, acest izotop are un număr mare de aplicații în diferite domenii ale științei, devenind unul dintre cele mai importante.
Structura
Structura deuteriei este constituită în principal dintr-un nucleu care are un proton și un neutron, cu o greutate atomică sau o masă de aproximativ 2.014 g.
În mod similar, acest izotop îi datorează descoperirea lui Harold C. Urey, un chimist din Statele Unite, și colaboratorilor săi Ferdinand Brickwedde și George Murphy, în 1931.
În imaginea superioară puteți vedea comparația dintre structurile izotopilor de hidrogen, care există sub formă de protiu (izotopul său cel mai abundent), deuteriu și tritiu, dispuse de la stânga la dreapta.
Prepararea deuteriei în stare pură a fost realizată cu succes pentru prima dată în 1933, dar din anii '50 a fost utilizată o substanță în fază solidă și a demonstrat stabilitate, numită deuterid de litiu (LiD) înlocuiește deuteriu și tritiul într-un număr mare de reacții chimice.
În acest sens, abundența acestui izotop a fost studiată și s-a observat că proporția sa în apă poate varia ușor, în funcție de sursa din care este prelevat eșantionul.
În plus, studiile de spectroscopie au determinat existența acestui izotop pe alte planete din această galaxie.
Câteva fapte despre deuteriu
După cum am menționat mai sus, diferența fundamentală între izotopii de hidrogen (care sunt singurii care au fost numiți în moduri diferite) constă în structura lor, deoarece numărul protonilor și neutronilor dintr-o specie îi conferă proprietățile sale chimice.
Pe de altă parte, deuteriul existent în interiorul corpurilor stelare este eliminat cu o viteză mai mare decât este inițiat.
În plus, se consideră că alte fenomene ale naturii nu formează decât o cantitate minusculă, astfel încât producția sa continuă să genereze interes în prezent.
În mod similar, o serie de investigații au relevat că marea majoritate a atomilor care s-au format din această specie își au originea în Big Bang; acesta este motivul pentru care prezența sa se observă în planete mari precum Jupiter.
Întrucât cel mai obișnuit mod de obținere a acestei specii în natură este atunci când este combinat cu hidrogen sub formă de protiu, relația stabilită între proporția ambelor specii din diferite domenii științifice continuă să trezească interesul comunității științifice. , cum ar fi astronomia sau climatologia.
Proprietăți
- Este un izotop lipsit de caracteristici radioactive; adică este destul de stabil în natură.
- Poate fi folosit pentru a înlocui atomul de hidrogen în reacții chimice.
- Această specie manifestă un comportament diferit de hidrogenul obișnuit în reacțiile de natură biochimică.
- Când cei doi atomi de hidrogen sunt înlocuiți în apă, D 2 O se obține , dobândind numele de apă grea.
- Hidrogenul prezent în ocean care este sub formă de deuteriu există în proporție de 0,016% în raport cu protiul.
- În stele, acest izotop are tendința de a se contopi rapid pentru a da naștere la heliu.
- D 2 O este o specie toxice, deși proprietățile sale chimice sunt foarte asemănătoare cu cele ale H 2
- Când atomii de deuteriu sunt supuși procesului de fuziune nucleară la temperaturi ridicate, se eliberează cantități mari de energie.
- Proprietăți fizice cum ar fi punctul de fierbere, densitatea, căldura de vaporizare, triplu punct, printre altele, au magnitudini mai mari în deuteriu (D 2 ) molecule decât în hidrogen (H 2 ) molecule .
- Cea mai comună formă în care se găsește este legată de un atom de hidrogen, originar deuterid de hidrogen (HD).
Aplicații
Datorită proprietăților sale, deuteriu este utilizat într-o mare varietate de aplicații în care este implicat hidrogenul. Unele dintre aceste utilizări sunt descrise mai jos:
- În domeniul biochimiei, este utilizat în marcajul izotopic, care constă în „marcarea” unui eșantion cu izotopul selectat pentru a-l urmări prin trecerea sa printr-un sistem specific.
- În reactoarele nucleare care efectuează reacții de fuziune, este utilizat pentru a reduce viteza cu care se mișcă neutronii fără absorbția mare a acestora pe care o prezintă hidrogenul obișnuit.
- În zona rezonanței magnetice nucleare (RMN), solvenții pe bază de deuteriu sunt folosiți pentru a obține probe de acest tip de spectroscopie fără prezența interferențelor care apar atunci când se utilizează solvenți hidrogenati.
- În domeniul biologiei, macromoleculele sunt studiate prin tehnici de împrăștiere a neutronilor, unde probele furnizate cu deuteriu sunt utilizate pentru a reduce semnificativ zgomotul în aceste proprietăți de contrast.
- În domeniul farmacologiei, substituția hidrogenului cu deuteriu este utilizată datorită efectului izotopic cinetic care este generat și permite acestor medicamente să aibă un timp de înjumătățire mai lung.
Referințe
- Britannica, E. (nd). Deuteriu. Recuperat de pe britannica.com
- Wikipedia. (Sf). Deuteriu. Preluat de pe en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chimie, ediția a noua. Mexic: McGraw-Hill.
- Hyperphysics. (Sf). Abundența de Deuteriu. Recuperat din hiperfizică.phy-astr.gsu.edu
- ThoughtCo. (Sf). Fapte Deuteriu. Preluat de la thinkco.com