Das Deuterium ist eine der Isotopenspezies von Wasserstoff, die als D oder dargestellt wird zweiH. Außerdem wurde es schwerer Wasserstoff genannt, weil seine Masse doppelt so groß ist wie die des Protons. Ein Isotop ist eine Spezies, die aus demselben chemischen Element stammt, deren Massenzahl sich jedoch davon unterscheidet.
Diese Unterscheidung ist auf die unterschiedliche Anzahl der Neutronen zurückzuführen. Deuterium gilt als stabiles Isotop und kommt in natürlich vorkommenden Wasserstoffverbindungen vor, wenn auch in einem relativ geringen Anteil (weniger als 0,02%)..
Aufgrund seiner Eigenschaften, die denen von gewöhnlichem Wasserstoff sehr ähnlich sind, kann es Wasserstoff bei allen Reaktionen, an denen es beteiligt ist, ersetzen und zu äquivalenten Substanzen werden..
Aus diesem und anderen Gründen hat dieses Isotop eine große Anzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und wird zu einem der wichtigsten.
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Die Struktur von Deuterium besteht hauptsächlich aus einem Kern mit einem Proton und einem Neutron mit einem Atomgewicht oder einer Atommasse von ungefähr 2.014 g.
In ähnlicher Weise verdankt dieses Isotop seine Entdeckung dem Chemiker Harold C. Urey aus den USA und seinen Mitarbeitern Ferdinand Brickwedde und George Murphy im Jahr 1931..
Im Bild oben sehen Sie den Vergleich zwischen den Strukturen von Wasserstoffisotopen, die in Form von Protium (dem am häufigsten vorkommenden Isotop), Deuterium und Tritium in der Reihenfolge von links nach rechts vorliegen.
Die Herstellung von Deuterium in reinem Zustand wurde erstmals 1933 erfolgreich durchgeführt. Seit den 1950er Jahren wird jedoch eine Substanz in fester Phase verwendet, die als Lithiumdeuterid (LiD) als Ersatz für Deuterium und Tritium in a stabil ist große Anzahl chemischer Reaktionen.
In diesem Sinne wurde die Häufigkeit dieses Isotops untersucht und es wurde beobachtet, dass sein Anteil an Wasser in Abhängigkeit von der Quelle, aus der die Probe entnommen wird, geringfügig variieren kann..
Darüber hinaus haben spektroskopische Untersuchungen die Existenz dieses Isotops auf anderen Planeten in dieser Galaxie festgestellt..
Wie oben erwähnt, liegt der grundlegende Unterschied zwischen Wasserstoffisotopen (die die einzigen sind, die auf unterschiedliche Weise benannt wurden) in ihrer Struktur, da die Anzahl der Protonen und Neutronen in einer Spezies ihr chemische Eigenschaften verleiht.
Andererseits wird das in den Sternkörpern vorhandene Deuterium schneller eliminiert als es entstanden ist.
Darüber hinaus wird angenommen, dass andere Naturphänomene nur einen winzigen Teil davon ausmachen, so dass seine Produktion auch heute noch Interesse weckt.
In ähnlicher Weise hat eine Reihe von Untersuchungen ergeben, dass die überwiegende Mehrheit der Atome, die aus dieser Art gebildet wurden, aus dem Urknall stammt; Dies ist der Grund, warum seine Anwesenheit auf großen Planeten wie Jupiter bemerkt wird.
Da der häufigste Weg, diese Art in der Natur zu erhalten, darin besteht, sie in Kombination mit Wasserstoff in Form von Protium zu finden, weckt die Beziehung zwischen dem Anteil beider Arten in verschiedenen Wissenschaftsbereichen weiterhin das Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft. wie Astronomie oder Klimatologie.
- Es ist ein Isotop ohne radioaktive Eigenschaften; das heißt, es ist in der Natur ziemlich stabil.
- Es kann verwendet werden, um das Wasserstoffatom bei chemischen Reaktionen zu ersetzen.
- Diese Spezies zeigt ein anderes Verhalten als gewöhnlicher Wasserstoff bei Reaktionen biochemischer Natur..
- Wenn die beiden Wasserstoffatome in Wasser ersetzt werden, erhalten wir D.zweiOder den Namen schweres Wasser bekommen.
- Der im Ozean vorhandene Wasserstoff in Form von Deuterium liegt in einem Anteil von 0,016% im Verhältnis zum Protium vor.
- In Sternen neigt dieses Isotop dazu, schnell zu Helium zu verschmelzen..
- Das DzweiO ist eine toxische Spezies, obwohl ihre chemischen Eigenschaften denen von H sehr ähnlich sindzwei
- Wenn Deuteriumatome bei hohen Temperaturen dem Kernfusionsprozess unterzogen werden, werden große Energiemengen freigesetzt.
- Physikalische Eigenschaften wie Siedepunkt, Dichte, Verdampfungswärme, Tripelpunkt ua weisen in Deuteriummolekülen höhere Größen auf (D.zwei) als in Wasserstoff (H.zwei).
- Die häufigste Form, in der es gefunden wird, ist an ein Wasserstoffatom gebunden, was zu Deuteridwasserstoff (HD) führt..
Aufgrund seiner Eigenschaften wird Deuterium in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, an denen Wasserstoff beteiligt ist. Einige dieser Anwendungen werden nachfolgend beschrieben:
- Auf dem Gebiet der Biochemie wird es bei der Isotopenmarkierung verwendet, bei der eine Probe mit dem ausgewählten Isotop "markiert" wird, um sie durch ihren Durchgang durch ein bestimmtes System zu verfolgen..
- In Kernreaktoren, die Fusionsreaktionen durchführen, wird es verwendet, um die Geschwindigkeit zu verringern, mit der sich Neutronen bewegen, ohne die hohe Absorption dieser, die gewöhnlicher Wasserstoff aufweist..
- Im Bereich der Kernspinresonanz (NMR) werden Lösungsmittel auf Deuteriumbasis verwendet, um Proben dieser Art von Spektroskopie zu erhalten, ohne dass Interferenzen auftreten, die bei Verwendung von hydrierten Lösungsmitteln auftreten..
- Auf dem Gebiet der Biologie werden Makromoleküle durch Neutronenstreutechniken untersucht, bei denen mit Deuterium versorgte Proben verwendet werden, um das Rauschen in diesen Kontrasteigenschaften signifikant zu reduzieren..
- Auf dem Gebiet der Pharmakologie wird die Substitution von Deuterium durch Wasserstoff aufgrund des erzeugten kinetischen Isotopeneffekts verwendet, der eine längere Halbwertszeit dieser Arzneimittel ermöglicht.
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