Danas ćemo razgovarati o izotopu koji se koristi za proizvodnju nuklearne energije. Riječ je o deuterij. Jedna je od izotopskih vrsta vodika i predstavljena je simbolom D ili 2H. Dobio je zajednički naziv teški vodik jer je masa dvostruko veća od mase protona. Izotop nije ništa drugo do vrsta koja dolazi iz istog kemijskog elementa, ali ima različit maseni broj. Deuterij se koristi u razne svrhe.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti kako bismo vam ispričali o svim karakteristikama, strukturi, svojstvima i upotrebi deuterija.
Glavne osobine
Razlika između deuterija i vodika posljedica je razlike u broju neutrona koje ima. Iz tog razloga, deuterij se smatra stabilnim izotopom i može se naći u spojevima formiranim od vodika potpuno prirodnog podrijetla. Mora se imati na umu da se, iako su prirodnog podrijetla, javljaju u malom udjelu. S obzirom na svojstva koja ima toliko slična običnom vodiku, može ga u cijelosti zamijeniti u reakcijama u kojima sudjeluje. Na taj se način može pretvoriti u ekvivalentne tvari.
Iz ovog i drugih razloga, deuterij ima velik broj primjena u različitim područjima znanosti. Tijekom godina postao je jedan od najvažnijih elemenata za istraživanje i napredak u tehnologiji i informacijama.
Glavnu strukturu ovog izotopa čini jezgra koja ima proton i neutron. Ima atomsku težinu od otprilike 2,014 grama. Ovaj je izotop otkriven zahvaljujući Haroldu C. Ureyu, kemičaru iz Sjedinjenih Država, i njegovim suradnicima Ferdinandu Brickweddeu i Georgeu Murphyju 1931. Priprema za susret s deuterijem u čistom stanju uspješno je prvi put izvedena 1933. godine. Već je pedesetih godina 50. stoljeća počela se koristiti čvrsta faza koja je pokazala veliku stabilnost, poznata kao litij deuterid. Ova bi tvar mogla zamijeniti deuterij i tritij u velikom broju kemijskih reakcija.
Napredak u znanosti događa se kada se pronađe tvar koja može olakšati kemijske reakcije za stvaranje proizvoda. U tom smislu, ako ste proučavali obilje ovog izotopa da biste mogli promatrati određene stvari. Poznato je da udio deuterija u vodi neznatno varira ovisno o području na kojem se uzima uzorak. Postoje neke studije spektroskopije koje su utvrdili postojanje ovog izotopa na drugim planetima u našoj galaksiji. To može biti od velike važnosti za proučavanje sastava drugih nebeskih tijela.
Građa i porijeklo deuterija
Doznat ćemo neke činjenice o deuteriju. Kao što smo već spomenuli, glavna razlika između izotopa vodika leži u njihovoj strukturi. A je li to da vodik, deuterij i tritij imaju različite količine protona i neutrona, pa imaju različita kemijska svojstva. Također moram imati na umu da se deuterij koji postoji unutar drugih zvjezdanih tijela eliminira velikom brzinom nego što je nastao. To je jedan od razloga zašto je tako teško proučavati prisutnost deuterija u zvjezdanim tijelima.
Smatra se da drugi prirodni fenomeni tvore malenu količinu deuterija, pa njegova proizvodnja i danas izaziva znatan interes. Iz postotka koji smo prije spomenuli o prisutnosti deuterija u prirodi, ne iznosi 0.02%. Niz znanstvenih istraživanja otkrio je da velika većina atoma nastalih iz deuterija prirodno potječe od eksplozije koja je dovela do nastanka svemira poznatog kao Big Bang. To je jedan od glavnih razloga zašto se smatra da je deuterij prisutan na velikim planetima poput Jupitera.
Najčešći način da se ovaj izotop dobije prirodnim putem je kada se kombiniraju s vodikom. Kad se to dogodi, kombinirat će se u obliku protuma. Znanstvenike zanima saznanje o odnosu uspostavljenom između udjela deuterij i vodik u različitim poljima znanosti. Široko se proučava u granama znanosti poput astronomije ili klimatologije. U tim granama ima nekoliko praktičnih programa za poznavanje i razumijevanje svemira i naše atmosfere.
Svojstva deuterija
Znat ćemo koja su glavna svojstva ovog izotopa koji pripada vodiku. Prvo što treba učiniti je znati što je izotop lišen radioaktivnih karakteristika. To znači da je prilično stabilne prirode. Može se koristiti za zamjenu vodika u raznim kemijskim reakcijama. Imajući veliku stabilnost prirodno, pokazuje drugačije ponašanje od običnog vodika. To se događa u svim reakcijama koje imaju biokemijsku prirodu. Prije zamjene potrebno je znati da, iako se to može postići zamjenom vodika za deuterij u kemijskim reakcijama, mora se znati da će se oni ponašati drugačije.
Kada se zamijene dva atoma vodika u vodi, može se dobiti spoj poznat kao teška voda. Vodik koji je prisutan u oceanu i koji je u obliku deuterija predstavlja samo udio od 0,016% u odnosu na protium. U svemiru ovaj izotop ima tendenciju bržeg stapanja i stvaranja helija. Ako kombiniramo deuterij s atomskim kisikom, vidimo da on postaje otrovna vrsta. Unatoč tome, i kemijskim svojstvima ili vrlo sličnim svojstvima vodika.
Još jedno od svojstava ovog izotopa je da kada se atomi deuterija podvrgnu procesu nuklearne fuzije na visokim temperaturama, mogu se osloboditi velike količine energije. To je egzodus, vi ste proučavali da biste mogli usaditi nuklearnu fuziju našeg planeta. Neka fizička svojstva poput točke vrenja, topline isparavanja, trostruke točke i gustoće imaju magnitude veće od onih vodika.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o deuteriju i njegovim karakteristikama.