دوتریوم چیست؟
دوتریوم، (D، یا 2H)، همچنین به نام هیدروژن سنگین، ایزوتوپ هیدروژن با هسته ای متشکل از یک پروتون و یک نوترون، که دو برابر جرم هسته هیدروژن معمولی (یک پروتون) است. برای مطالعه کامل مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.
دوتریوم دارای وزن اتمی 2014 است. این یک گونه اتمی پایدار است که در ترکیبات هیدروژن طبیعی به میزان 0.0156 درصد یافت می شود. می خواهیم دقیقا در این مقاله بدانیم که دوتریوم چیست؟
دوتریوم (1931) توسط شیمیدان آمریکایی هارولد سی. اوری (که برای آن جایزه نوبل شیمی در سال 1934 دریافت کرد) و همکارانش فردیناند جی. بریکود و جورج ام. مورفی کشف شد. اوری تفاوت بین فشار بخار هیدروژن مولکولی (H2) و یک مولکول متناظر با یک اتم هیدروژن جایگزین دوتریوم (HD) را پیش‌بینی کرد و بنابراین، امکان جداسازی این مواد با تقطیر هیدروژن مایع را پیش‌بینی کرد. دوتریوم (با طیف اتمی آن) در بقایای تقطیر هیدروژن مایع شناسایی شد. دوتریوم برای اولین بار به شکل خالص در سال 1933 توسط گیلبرت ان. لوئیس با استفاده از روش الکترولیتی غلظت کشف شده توسط ادوارد وایت واشبرن تهیه شد. هنگامی که آب الکترولیز می شود، یعنی توسط جریان الکتریکی تجزیه می شود (در واقع از محلول آبی یک الکترولیت، معمولاً هیدروکسید سدیم استفاده می شود) گاز هیدروژن تولید شده حاوی کسر کمتری از دوتریوم نسبت به آب باقی مانده است و از این رو، دوتریوم غلیظ می شود. در آب، اکسید دوتریوم بسیار خالص (D2O؛ آب سنگین) هنگامی که مقدار آب به حدود یکصد هزارم حجم اولیه آن توسط الکترولیز مداوم کاهش یابد، ایمن می شود.
دوتریوم وارد تمام واکنش های شیمیایی مشخصه هیدروژن معمولی می شود و ترکیبات معادل را تشکیل می دهد. با این حال، دوتریوم کندتر از هیدروژن معمولی واکنش نشان می دهد، این معیار همان معیاری که این دو شکل هیدروژن را متمایز می کند. به دلیل این ویژگی، از جمله، دوتریوم به طور گسترده به عنوان یک ردیاب ایزوتوپی در تحقیقات واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی شامل هیدروژن استفاده می شود.
همجوشی هسته ای اتم های دوتریوم و مقدار سنگین ایزوتوپ هیدروژن، تریتیوم، در دمای بالا با آزاد شدن انرژی عظیمی همراه است. چنین واکنش هایی در سلاح های هسته ای استفاده شده است. از سال 1953، ماده جامد پایدار لیتیوم دوترید (LiD) به جای دوتریوم و تریتیوم استفاده شده است.