Deuterij je... Definicija, primjena, svojstva

Svi elementi imaju atome kao svoju osnovnu jedinicu, a atom sadrži tri temeljne čestice koje su negativno nabijeni elektroni, pozitivno nabijeni protoni i neutroni neutralnih čestica. Broj protona i neutrona prisutnih u jezgri naziva se maseni broj elemenata, a broj protona naziva se atomski broj. Isti elementi čiji atomi sadrže isti broj protona, ali različit broj neutrona nazivaju se izotopi. Kao primjer možemo uzeti vodik koji ima tri izotopa. To su vodik s nula neutrona, deuterij koji sadrži jedan neutron i tricij - sadrži dva neutrona. Ovaj će se članak usredotočiti na izotop vodika koji se naziva deuterij, poznat na isti način kao i teški vodik.

Što je deuterij?

Deuterij je izotop vodika koji se razlikuje od vodika po jednom neutronu. Obično vodik ima samo jedan proton, dok deuterij ima jedan proton i jedan neutron. Široko se primjenjuje u reakcijama fisije.

Deuterij (kemijski simbol AMAP ili 2 AMAP) je stabilan izotop vodika koji se prirodno pojavljuje u izuzetno malim količinama. Jezgra deuterija, nazvana deuteron, sadrži jedan proton i jedan neutron, dok mnogo češća jezgra vodika sadrži samo jedan proton i ne sadrži neutrone. Stoga svaki atom deuterija ima masu koja je otprilike dvostruko veća od mase običnog atoma vodika, a deuterij se naziva i teškim vodikom. Voda u kojoj su uobičajeni atomi vodika zamijenjeni atomima deuterija naziva se teška voda.

Glavne značajke

Izotopska masa deuterija - 2,014102 u. Deuterij ima stabilan poluživot jer je stabilan izotop.

Višak energije deuterija iznosi 13.135.720 0.001 kev. Energija vezanja za jezgru deuterija - 2224,52 0,20 kev. Deuterij se kombinira s kisikom kako bi se stvorio AMA2 ama (2H2O), poznat kao teška voda. Deuterij nije radioaktivni izotop.

Deuterij nije opasan za zdravlje, ali može se koristiti za stvaranje nuklearno oružje. Deuterij se ne proizvodi umjetno, jer je prirodno prisutan u velikim količinama u oceanskoj vodi i može služiti mnogim generacijama ljudi. Izvlači se iz oceana postupkom centrifugiranja.

Teški vodik

Teški vodik naziv je za bilo koji od viših izotopa vodika, poput deuterija i tritija. Ali češće se koristi za deuterij. Njegova atomska masa je oko 2, a njegova jezgra sadrži 1 proton i 1 neutron. Dakle, njegova masa je dvostruko veća od mase normalnog vodika. Dodatni neutron u deuteriju čini ga težim od normalnog vodika, zbog čega se naziva teškim vodikom.

Teški vodik otkrio je Harold Urie 1931. godine-otkriće je dobilo Nobelovu nagradu za kemiju 1934. godine. Juri je predvidio razliku između tlaka pare molekularnog vodika (Ipa2) i odgovarajuće molekule s jednim atomom vodika zamijenjenim deuterijem (IPA2), a time i mogućnost odvajanja tih tvari destilacijom tekućeg vodika. Deuterij je otkriven u ostatku destilacije tekućeg vodika. Pripremljeno je u najčišćem obliku g.N. Luis metodom elektrolitičke koncentracije. Kada se voda elektrificira, nastaje plinoviti vodik koji sadrži malu količinu deuterija, pa se deuterij koncentrira u vodi. Kada se količina vode smanji na oko sto tisućinki izvornog volumena kontinuiranom elektrolizom, osigurava se gotovo čisti deuterij oksid poznat kao teška voda. Ova metoda pripreme teške vode korištena je tijekom Drugog svjetskog rata.

Etimologija i kemijski simbol

Naslov "deuterij" dolazi od grčke riječi, što znači "drugi". To ukazuje da je s atomskom jezgrom sastavljenom od dvije čestice deuterij drugi izotop nakon običnog (ili laganog) vodika.

Deuterij je često označen kemijskim simbolom u vezi s oceanom. Kao izotop vodika s masenim brojem 2, predstavljen je i kao TV. Formula deuterija-2H. Međunarodna unija za teorijsku i primijenjenu kemiju (IAS) dopušta upotrebu i AAS-a i AAS-a, iako se preferira AAS-a.

Kako dobiti deuterij iz vode?

Tradicionalna metoda koncentriranja deuterija u vodi koristi izmjenu izotopa u plinovitom sumporovodiku, iako se razvijaju bolje metode. Odvajanje različitih izotopa vodika također se može provesti plinskom kromatografijom i kriogenom destilacijom, koje iskorištavaju razlike u fizikalnim svojstvima za odvajanje izotopa.

Deuterijska voda

Voda deuterija, poznata i kao teška voda, slična je običnoj vodi. Nastaje kombinacijom deuterija i kisika i označen je kao 2H2O. Deuterijska voda je viskoznija od obične vode. Teška voda je 10,6% gušća od obične vode, pa LED teške vode tone u običnu vodu. Za neke životinje deuterijska voda je otrovna, dok su druge sposobne preživjeti u teškoj vodi, ali će se u njoj razvijati sporije nego u normalnoj vodi. Deuterijska voda nije radioaktivna. Ljudsko tijelo sadrži oko 5 grama deuterija i bezopasno je. Ako teška voda uđe u tijelo u velikim količinama (na primjer, oko 50% vode u tijelu postane teško), to može dovesti do disfunkcije stanica i na kraju-do smrti.

Razlike u teškoj vodi:

• Temperatura smrzavanja je 3,82.
• Vrelište je 101,4.
• Gustoća teške vode je 1,1056 g / ml (normalna voda-0,9982 g / ml).
• teška voda je 7,43 (obična voda - 6,9996).
• Mala je razlika u okusu i mirisu obične i teške vode.

Primjena deuterija

Znanstvenici su razvili mnoge slučajeve upotrebe za deuterij i njegove spojeve. Na primjer, deuterij je neradioaktivni izotopski trag za proučavanje kemijskih reakcija i metaboličkih putova. Nadalje, korisno je za proučavanje makromolekula raspršivanjem neutrona. Deuterirana otapala (poput teške vode) obično se koriste u spektroskopiji nuklearne magnetske rezonancije (NMR), jer ta otapala ne utječu na NMR spektre ispitivanih spojeva. Deuterirani spojevi također su korisni za femtosekundnu infracrvenu spektroskopiju. Deuterij je također gorivo za reakcije nuklearne fuzije koje bi se jednog dana mogle koristiti za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima.