Σήμερα πρόκειται να μιλήσουμε για ένα ισότοπο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Είναι περίπου δευτέριο. Είναι ένα από τα ισότοπα είδη υδρογόνου και αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο D ή 2Η. Έχει την κοινή ονομασία βαρύ υδρογόνο επειδή η μάζα είναι διπλάσια από αυτή του πρωτονίου. Ένα ισότοπο δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα είδος που προέρχεται από το ίδιο χημικό στοιχείο αλλά έχει διαφορετικό αριθμό μάζας. Το δευτέριο χρησιμοποιείται για διάφορους σκοπούς.
Επομένως, πρόκειται να αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας ενημερώσουμε για όλα τα χαρακτηριστικά, τη δομή, τις ιδιότητες και τις χρήσεις του δευτερίου.
Κύρια χαρακτηριστικά
Η διάκριση μεταξύ δευτερίου και υδρογόνου οφείλεται στη διαφορά στον αριθμό των νετρονίων που έχει. Για το λόγο αυτό, το δευτέριο θεωρείται σταθερό ισότοπο και μπορεί να βρεθεί σε ενώσεις που σχηματίζονται από υδρογόνο εντελώς φυσικής προέλευσης. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι, αν και είναι φυσικής προέλευσης, εμφανίζονται σε μικρό ποσοστό. Δεδομένων των ιδιοτήτων που έχει τόσο παρόμοιο με το συνηθισμένο υδρογόνο, μπορεί να το αντικαταστήσει στο σύνολό του στις αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχει. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να μετατραπεί σε ισοδύναμες ουσίες.
Για αυτό και για άλλους λόγους, το δευτέριο έχει μεγάλο αριθμό εφαρμογών σε διάφορους τομείς της επιστήμης. Με τα χρόνια έχει γίνει ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία για την έρευνα και την πρόοδο στην τεχνολογία και την πληροφορία.
Η κύρια δομή αυτού του ισότοπου αποτελείται από έναν πυρήνα που έχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Έχει ατομικό βάρος περίπου 2,014 γραμμάρια. Αυτό το ισότοπο ανακαλύφθηκε χάρη στον Harold C. Urey, χημικό από τις Ηνωμένες Πολιτείες, και τους συνεργάτες του Ferdinand Brickwedde και George Murphy, το 1931. Η προετοιμασία για να συναντηθεί το δευτέριο στην καθαρή του κατάσταση πραγματοποιήθηκε με επιτυχία για πρώτη φορά το 1933. Είναι ήδη στη δεκαετία του 50 όταν άρχισε να χρησιμοποιείται μια σταθερή φάση που έδειξε μεγάλη σταθερότητα, γνωστή ως δευτεριούχο λίθιο. Αυτή η ουσία θα μπορούσε να αντικαταστήσει το δευτέριο και το τρίτιο σε μεγάλο αριθμό χημικών αντιδράσεων.
Οι επιστημονικές εξελίξεις συμβαίνουν όταν βρεθεί μια ουσία που μπορεί να διευκολύνει τις χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή προϊόντων. Υπό αυτήν την έννοια, εάν μελετήσατε την αφθονία αυτού του ισότοπου για να μπορείτε να παρατηρήσετε ορισμένα πράγματα. Είναι γνωστό ότι η αναλογία δευτερίου στο νερό ποικίλει ελαφρώς ανάλογα με την περιοχή όπου λαμβάνεται το δείγμα. Υπάρχουν μερικές μελέτες φασματοσκοπίας που έχουν προσδιορίσει την ύπαρξη αυτού του ισότοπου σε άλλους πλανήτες στον γαλαξία μας. Αυτό μπορεί να έχει μεγάλη σημασία για τη μελέτη της σύνθεσης άλλων ουράνιων σωμάτων.
Δομή και προέλευση του δευτερίου
Θα μάθουμε ορισμένα γεγονότα για το δευτέριο. Όπως έχουμε αναφέρει προηγουμένως, η κύρια διαφορά μεταξύ των ισοτόπων υδρογόνου έγκειται στη δομή τους. Και είναι ότι το υδρογόνο, το δευτέριο και το τρίτιο έχουν διαφορετικές ποσότητες πρωτονίων και νετρονίων, οπότε έχουν διαφορετικές χημικές ιδιότητες. Πρέπει επίσης να λάβω υπόψη μου ότι το δευτέριο που υπάρχει μέσα σε άλλα αστρικά σώματα εξαλείφεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από ότι προήλθε. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους είναι τόσο δύσκολο να μελετηθεί η παρουσία δευτερίου σε αστρικά σώματα.
Άλλα φαινόμενα της φύσης θεωρούνται ότι σχηματίζουν μια μικρή ποσότητα δευτερίου, επομένως η παραγωγή της συνεχίζει να δημιουργεί σημαντικό ενδιαφέρον σήμερα. Από το ποσοστό που έχουμε αναφέρει προηγουμένως για την παρουσία δευτερίου στη φύση, δεν ανέρχεται σε 0.02%. Μια σειρά επιστημονικών ερευνών αποκάλυψε ότι η συντριπτική πλειονότητα των ατόμων που έχουν σχηματιστεί από δευτέριο προήλθε φυσικά από την έκρηξη που προκάλεσε την προέλευση του σύμπαντος που είναι γνωστό ως Μεγάλη έκρηξη. Αυτοί είναι ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους το δευτέριο θεωρείται ότι υπάρχει σε μεγάλους πλανήτες όπως ο Δίας.
Ο πιο συνηθισμένος τρόπος για να αποκτήσετε αυτό το ισότοπο φυσικά είναι όταν συνδυάζονται με υδρογόνο. Όταν συμβεί αυτό, θα συνδυαστεί με τη μορφή ενός πρωτίου. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται να γνωρίζουν τη σχέση που έχει δημιουργηθεί μεταξύ του ποσοστού του δευτέριο και υδρογόνο σε διαφορετικά επιστημονικά πεδία. Μελετάται ευρέως σε κλάδους της επιστήμης όπως η αστρονομία ή η κλιματολογία. Σε αυτούς τους κλάδους έχει κάποια πρακτικά εργαλεία για να γνωρίζει και να κατανοεί το σύμπαν και την ατμόσφαιρά μας.
Ιδιότητες δευτερίου
Θα μάθουμε ποιες είναι οι κύριες ιδιότητες που έχει αυτό το ισότοπο που ανήκει στο υδρογόνο. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να ξέρετε τι είναι ένα ισότοπο χωρίς ραδιενεργά χαρακτηριστικά. Αυτό σημαίνει ότι είναι αρκετά σταθερό στη φύση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση του υδρογόνου σε διάφορες χημικές αντιδράσεις. Έχοντας μεγάλη σταθερότητα φυσικά, δείχνει διαφορετική συμπεριφορά με το συνηθισμένο υδρογόνο. Αυτό συμβαίνει σε όλες τις αντιδράσεις που έχουν βιοχημική φύση. Είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε πριν από την αντικατάσταση, ότι αν και μπορεί να επιτευχθεί με την ανταλλαγή υδρογόνου με δευτέριο σε χημικές αντιδράσεις, πρέπει να είναι γνωστό ότι θα έχουν διαφορετική συμπεριφορά.
Όταν αντικαθιστάτε τα δύο άτομα υδρογόνου στο νερό, μπορείτε να πάρετε μια ένωση γνωστή ως βαρύ νερό. Το υδρογόνο που υπάρχει στον ωκεανό και που έχει τη μορφή δευτερίου παρουσιάζει μόνο ποσοστό 0,016% σε σχέση με το πρωτόνιο. Στο σύμπαν, αυτό το ισότοπο έχει την τάση να συντήκεται πιο γρήγορα για να δημιουργήσει ήλιο. Εάν συνδυάσουμε το δευτέριο με το ατομικό οξυγόνο, βλέπουμε ότι γίνεται ένα τοξικό είδος. Παρόλα αυτά, και οι χημικές ιδιότητες ή πολύ παρόμοιες με αυτές του υδρογόνου.
Μια άλλη από τις ιδιότητες αυτού του ισότοπου είναι ότι όταν τα άτομα δευτερίου υπόκεινται στη διαδικασία πυρηνικής σύντηξης σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορούν να απελευθερωθούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Είναι η έξοδος, έχετε μελετήσει για να μπορείτε να εφαρμόσετε πυρηνική σύντηξη στον πλανήτη μας. Μερικές φυσικές ιδιότητες όπως σημείο βρασμού, θερμότητα εξάτμισης, τριπλό σημείο και πυκνότητα έχουν μεγέθη μεγαλύτερα από αυτά του υδρογόνου.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το δευτέριο και τα χαρακτηριστικά του.