Danas ćemo razgovarati o izotopu koji se koristi za proizvodnju nuklearne energije. Radi se o deuterij. Jedna je od izotopskih vrsta vodonika i predstavljena je simbolom D ili 2H. Dobio je uobičajeni naziv teški vodonik jer je masa dvostruko veća od mase protona. Izotop nije ništa drugo do vrsta koja dolazi iz istog hemijskog elementa, ali ima drugačiji maseni broj. Deuterijum se koristi u različite svrhe, uključujući studije o egzoplanete i u shvatanju hidrogen sulfid.
Iz tog razloga posvetit ćemo vam ovaj članak da bismo vam ispričali sve karakteristike, strukturu, svojstva i upotrebu deuterija.
Glavne karakteristike
Razlika između deuterija i vodonika nastaje zbog razlike u broju neutrona koje ima. Iz tog razloga, deuterij se smatra stabilnim izotopom i može se naći u spojevima formiranim od vodonika potpuno prirodnog porijekla. Mora se uzeti u obzir da se, iako su prirodnog porijekla, javljaju u malom omjeru. 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 supstance.
Iz ovog i drugih razloga, deuterijum ima veliki broj primena u različitim oblastima nauke. Tokom godina postao je jedan od najvažnijih elemenata za istraživanje i napredak u tehnologiji i informacijama. U vezi s tim, pojave kao npr atmosfera Venere kako bi bolje razumjeli utjecaj različitih izotopa. Nadalje, njegova studija se odnosi na lunarnu atmosferu i njihove karakteristike.
Glavnu strukturu ovog izotopa čini jezgra koja ima proton i neutron. Ima atomsku težinu od otprilike 2,014 grama. Ovaj izotop otkriven je zahvaljujući Haroldu C. Ureyu, kemičaru iz Sjedinjenih Država, i njegovim suradnicima Ferdinandu Brickweddeu i Georgeu Murphyju 1931. Priprema za susret deuterija u čistom stanju uspješno je prvi put izvedena 1933. godine. Već je pedesetih godina 50. stoljeća počela da se koristi čvrsta faza koja je pokazala veliku stabilnost poznata kao litijum deuterid. Ova supstanca bi mogla zamijeniti deuterij i tritij u velikom broju hemijskih reakcija.
Napredak nauke dolazi kada se pronađe supstanca koja može olakšati hemijske reakcije za stvaranje proizvoda. U tom smislu, obilje ovog izotopa je proučavano kako bi se mogle promatrati određene stvari. Poznato je da udio deuterijuma u vodi neznatno varira ovisno o području gdje se uzorak uzima. Postoje neke spektroskopske studije koje su utvrdili postojanje ovog izotopa na drugim planetama u našoj galaksiji. Ovo može biti od velike važnosti za proučavanje sastava drugih nebeskih tijela, baš kao što je to učinjeno sa Jupiterova atmosfera i uporedi ga sa drugim astronomskim fenomenima.
Struktura i porijeklo deuterija
Naučimo neke činjenice o deuterijumu. Kao što smo ranije spomenuli, glavna razlika koja postoji između izotopa vodika leži u njihovoj strukturi. A vodonik, deuterijum i tricijum imaju različite količine protona i neutrona, tako da imaju različita hemijska svojstva. Takođe se mora uzeti u obzir da se deuterijum koji postoji unutar drugih zvezdanih tela eliminiše brže nego što se stvara. Ovo je jedan od razloga zašto je tako teško proučavati prisustvo deuterijuma u zvjezdanim tijelima.
Smatra se da drugi fenomeni prirode stvaraju sićušnu količinu deuterija, pa njegova proizvodnja i danas izaziva znatan interes. Od procenta koji smo ranije spomenuli o prisustvu deuterija u prirodi, ne iznosi 0.02%. Niz naučnih istraživanja otkrio je da je velika većina atoma nastalih iz deuterija prirodno nastala u eksploziji koja je dovela do nastanka svemira poznatog kao Veliki prasak. Ovo su jedan od glavnih razloga zašto se smatra da je deuterijum prisutan na velikim planetama kao što je Jupiter, što je takođe bilo predmet proučavanja u kontekstu sondi kao što je putnik.
Najčešći način da se ovaj izotop dobije prirodnim putem je kada se kombinuje sa vodonikom. Kada se to dogodi, spojit će se u protijumski oblik. Naučnici su zainteresovani da saznaju odnos uspostavljen između proporcija deuterij i vodonik u različitim poljima nauke. Široko se proučava u granama nauke kao što su astronomija ili klimatologija. U ovim granama ima neke praktične koristi za poznavanje i razumijevanje svemira i naše atmosfere, pored doprinosa proučavanju efekat zračenja.
Svojstva deuterija
Znat ćemo koja su glavna svojstva ovog izotopa koji pripada vodiku. Prvo je znati šta 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 vodonika. To se događa u svim reakcijama koje imaju biohemijsku 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 vodonika u vodi, može se dobiti spoj poznat kao teška voda. Vodik koji je prisutan u okeanu i u obliku je deuterija ima samo 0,016% u odnosu na protiv. U svemiru, ovaj izotop ima tendenciju bržeg spajanja da bi nastao helijum. Ako spojimo deuterijum sa atomskim kiseonikom, vidimo da on postaje toksična vrsta. Uprkos tome, deuterijum ima hemijska svojstva vrlo slična onima vodonika.
Još jedno svojstvo koje ovaj izotop ima je da kada se atomi deuterijuma podvrgnu procesu nuklearne fuzije na visokim temperaturama, mogu se osloboditi velike količine energije, što deuterijum čini bitnim elementom u istraživanju nuklearna fuzija. To je egzodus, proučavali ste da biste mogli implementirati nuklearnu fuziju na našoj planeti. Neka fizička svojstva kao što su tačka ključanja, toplota isparavanja, trostruka tačka i gustina imaju magnitude veće od vodonika.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o deuterijumu i njegovim karakteristikama.