سنتحدث اليوم عن نظير يستخدم لإنتاج الطاقة النووية. حول الديوتيريوم. إنه أحد أنواع نظائر الهيدروجين ويمثله الرمز D أو 2H. وقد أطلق عليه الاسم الشائع الهيدروجين الثقيل لأن كتلته ضعف كتلة البروتون. النظير ليس أكثر من نوع يأتي من نفس العنصر الكيميائي ولكن له رقم كتلة مختلف. يستخدم الديوتريوم لأغراض مختلفة.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لإخبارك بجميع خصائص وتركيب وخصائص واستخدامات الديوتيريوم.
الملامح الرئيسية
ويرجع ذلك إلى الاختلاف في عدد النيوترونات لها التمييز بين الديوتيريوم والهيدروجين. لهذا السبب ، يعتبر الديوتيريوم نظيرًا مستقرًا ويمكن العثور عليه في المركبات المكونة من الهيدروجين من أصل طبيعي تمامًا. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه على الرغم من أنها من أصل طبيعي ، إلا أنها تحدث بنسبة صغيرة. نظرًا لخصائصه المشابهة جدًا للهيدروجين العادي ، يمكن أن يحل محله بالكامل في ردود الفعل التي يشارك فيها. بهذه الطريقة ، يمكن تحويلها إلى مواد مكافئة.
لهذا السبب ولأسباب أخرى ، يحتوي الديوتيريوم على عدد كبير من التطبيقات في مجالات العلوم المختلفة. على مر السنين أصبح أحد أهم عناصر البحث والتقدم في التكنولوجيا والمعلومات.
ويتكون الهيكل الرئيسي من هذه النظائر تتكون من نواة يحتوي على بروتون ونيوترون. يبلغ وزنها الذري حوالي 2,014 جرامًا. تم اكتشاف هذا النظير بفضل Harold C. Urey ، وهو كيميائي من الولايات المتحدة ، ومعاونوه فرديناند بريكويد وجورج مورفي ، في عام 1931. تم التحضير لمقابلة الديوتيريوم في حالته النقية بنجاح لأول مرة في عام 1933. في الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأ استخدام مرحلة صلبة أظهرت ثباتًا كبيرًا ، تُعرف باسم ديوتريد الليثيوم. يمكن لهذه المادة أن تحل محل الديوتيريوم والتريتيوم في عدد كبير من التفاعلات الكيميائية.
تحدث التطورات العلمية عندما يتم العثور على مادة يمكن أن تسهل التفاعلات الكيميائية لتوليد المنتجات. بهذا المعنى ، إذا درست وفرة هذا النظير لتتمكن من مراقبة أشياء معينة. من المعروف أن نسبة الديوتيريوم في الماء تختلف قليلاً حسب المنطقة التي يتم فيها أخذ العينة. هناك بعض دراسات التحليل الطيفي قرروا وجود هذا النظير على كواكب أخرى في مجرتنا. قد يكون لهذا أهمية كبيرة لدراسة تكوين الأجرام السماوية الأخرى.
هيكل وأصل الديوتيريوم
سنعرف بعض الحقائق عن الديوتيريوم. كما ذكرنا من قبل ، يكمن الاختلاف الرئيسي بين نظائر الهيدروجين في بنيتها. وهي أن الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم لها كميات مختلفة من البروتونات والنيوترونات ، لذلك لها خصائص كيميائية مختلفة. ولدي أيضا أن تأخذ في الاعتبار أن الديوتريوم الموجودة داخل الهيئات النجمية الأخرى يتم التخلص بسرعة أكبر من ونشأت عليه. هذا هو واحد من الأسباب التي تجعل من الصعب جدا لدراسة وجود الديوتيريوم في الهيئات ممتاز.
تعتبر الظواهر الأخرى في الطبيعة على أنها تشكل كمية ضئيلة من الديوتيريوم ، لذلك يستمر إنتاجه في إثارة اهتمام كبير اليوم. من النسبة التي ذكرناها من قبل عن وجود الديوتيريوم في الطبيعة ، أنه لا يرقى إلى 0.02٪. كشفت سلسلة من التحقيقات العلمية أن الغالبية العظمى من الذرات التي تكونت من الديوتيريوم نشأت بشكل طبيعي في الانفجار الذي أدى إلى نشوء الكون المعروف باسم الانفجار الكبير. هذه هي واحدة من الأسباب الرئيسية لماذا يعتقد الديوتيريوم أن يكون حاضرا في كواكب كبيرة مثل جوبيتر.
الطريقة الأكثر شيوعًا للحصول على هذا النظير بشكل طبيعي هي عندما يتم دمجه مع الهيدروجين. عندما يحدث هذا ، سيتم دمجه في شكل بروتيوم. يهتم العلماء بمعرفة العلاقة التي أقيمت بين نسبة الديوتيريوم والهيدروجين في مجالات العلوم المختلفة. تتم دراستها على نطاق واسع في فروع العلوم مثل علم الفلك أو علم المناخ. في هذه الفروع لديها بعض المرافق العملية لمعرفة وفهم الكون والغلاف الجوي.
خصائص الديوتيريوم
سنعرف ما هي الخصائص الرئيسية التي يمتلكها هذا النظير الذي ينتمي للهيدروجين. أول شيء يجب فعله هو معرفة ما هو النظير الخالي من الخصائص المشعة. هذا يعني أنه مستقر بطبيعته. يمكن استخدامه ليحل محل الهيدروجين في التفاعلات الكيميائية المختلفة. من خلال وجود استقرار كبير بشكل طبيعي ، يُظهر سلوكًا مختلفًا للهيدروجين العادي. يحدث هذا في جميع التفاعلات التي لها طبيعة بيوكيميائية. من الضروري أن تعرف قبل الاستبدال ، أنه على الرغم من أنه يمكن الوصول إليه عن طريق استبدال الهيدروجين بالديوتيريوم في التفاعلات الكيميائية ، إلا أنه يجب معرفة أنه سيكون لهما سلوك مختلف.
عندما تستبدل ذرتي الهيدروجين في الماء ، يمكنك الحصول على مركب يعرف باسم الماء الثقيل. الهيدروجين الموجود في المحيط ويكون على شكل الديوتيريوم يقدم فقط نسبة 0,016٪ بالنسبة للبروتيوم. في هذا الكون، هذا النظير لديه ميل لفتيل بسرعة أكبر لتؤدي إلى الهليوم. إذا قمنا بدمج الديوتيريوم مع الأكسجين الذري ، فإننا نرى أنه يصبح نوعًا سامًا. على الرغم من ذلك ، فإن خواصه الكيميائية أو مشابهة جدًا لخصائص الهيدروجين.
ومن الخصائص الأخرى لهذا النظير أنه عندما تتعرض ذرات الديوتيريوم لعملية الاندماج النووي في درجات حرارة عالية ، يمكن إطلاق كميات كبيرة من الطاقة. إنها الهجرة الجماعية ، لقد درست لتكون قادرًا على تنفيذ الاندماج النووي لكوكبنا. بعض الخواص الفيزيائية مثل درجة الغليان وحرارة التبخر والنقطة الثلاثية والكثافة تمتلك مقادير أكبر من تلك الموجودة في الهيدروجين.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الديوتيريوم وخصائصه.