Dnes budeme hovořit o izotopu, který se používá k výrobě jaderné energie. Je to o deuterium. Je to jeden z izotopových druhů vodíku a je reprezentován symbolem D nebo 2H. Dostal obecný název těžký vodík, protože hmotnost je dvakrát větší než hmotnost protonu. Izotop není nic jiného než druh, který pochází ze stejného chemického prvku, ale má jiné hmotnostní číslo. Deuterium se používá pro různé účely, včetně studií na exoplanety a v chápání sirovodík.
Z tohoto důvodu se budeme věnovat tomuto článku, abychom vám řekli všechny vlastnosti, strukturu, vlastnosti a použití deuteria.
Hlavní charakteristiky
Rozdíl mezi deuteriem a vodíkem je způsoben rozdílem v počtu neutronů, které má. Z tohoto důvodu je deuterium považováno za stabilní izotop a lze jej nalézt ve sloučeninách tvořených vodíkem zcela přírodního původu. Je třeba vzít v úvahu, že i když jsou přírodního původu, vyskytují se v malé míře. Vzhledem k jeho vlastnostem je tak podobný běžnému vodíku, jej může nahradit celý v reakcích, kterých se účastní. Tímto způsobem jej lze převést na ekvivalentní látky.
Z tohoto a dalších důvodů má deuterium velké množství aplikací v různých oblastech vědy. V průběhu let se stal jedním z nejdůležitějších prvků pro výzkum a pokroky v technologii a informacích. V souvislosti s tím se objevují jevy jako kupř atmosféru Venuše lépe porozumět vlivu různých izotopů. Kromě toho jeho studium souvisí s měsíční atmosféru a jejich vlastnosti.
Hlavní strukturu tohoto izotopu tvoří jádro, které má proton a neutron. Má atomovou hmotnost přibližně 2,014 XNUMX gramů. Tento izotop byl objeven díky chemikovi Harolda C. Ureye ze Spojených států a jeho spolupracovníkům Ferdinandu Brickweddeovi a Georgovi Murphymu v roce 1931. Příprava setkání s deuteriem v čistém stavu byla úspěšně provedena poprvé v roce 1933. Je to již v padesátých letech minulého století, kdy se začala používat pevná fáze, která vykazovala velkou stabilitu, známá jako deuterid lithný. Tato látka by mohla nahradit deuterium a tritium při velkém počtu chemických reakcí.
K pokroku ve vědě dochází, když je nalezena látka, která může usnadnit chemické reakce za vzniku produktů. V tomto smyslu byla studována hojnost tohoto izotopu, aby bylo možné pozorovat určité věci. Je známo, že podíl deuteria ve vodě se mírně mění v závislosti na oblasti, kde je vzorek odebrán. Existují některé spektroskopické studie určili existenci tohoto izotopu na jiných planetách v naší galaxii. To může být velmi důležité pro studium složení jiných nebeských těles, stejně jako tomu bylo u Jupiterova atmosféra a porovnat jej s jinými astronomickými jevy.
Struktura a původ deuteria
Pojďme se dozvědět pár faktů o deuteriu. Jak jsme již zmínili, hlavní rozdíl, který existuje mezi izotopy vodíku, spočívá v jejich struktuře. A vodík, deuterium a tritium mají různé množství protonů a neutronů, takže mají různé chemické vlastnosti. Je třeba také vzít v úvahu, že deuterium, které existuje uvnitř jiných hvězdných těles, se eliminuje rychleji, než se vytváří. To je jeden z důvodů, proč je tak obtížné studovat přítomnost deuteria ve hvězdných tělesech.
O jiných přírodních jevech se uvažuje, že tvoří nepatrné množství deuteria, takže jeho výroba dnes stále vyvolává značný zájem. Z procenta, které jsme již zmínili o přítomnosti deuteria v přírodě, nečiní 0.02 %. Řada vědeckých výzkumů odhalila, že drtivá většina atomů, které byly vytvořeny z deuteria, přirozeně pocházela z exploze, která vedla ke vzniku vesmíru známého jako Velký třesk. To je jeden z hlavních důvodů, proč se má za to, že deuterium je přítomno na velkých planetách, jako je Jupiter, což bylo také předmětem studia v kontextu sond, jako je např. Cestovatel.
Nejběžnějším způsobem, jak získat tento izotop přirozeně, je, když je kombinován s vodíkem. Když k tomu dojde, bude spojena do protiumové formy. Vědci mají zájem znát vztah mezi podílem deuterium a vodík v různých oblastech vědy. Je široce studován v odvětvích vědy, jako je astronomie nebo klimatologie. V těchto odvětvích má určité praktické využití k poznání a pochopení vesmíru a naší atmosféry, kromě toho, že přispívá ke studiu radiační efekt.
Vlastnosti deuteria
Budeme vědět, jaké jsou hlavní vlastnosti, které má tento izotop patřící k vodíku. Nejprve je třeba vědět, co je to izotop bez radioaktivních vlastností. To znamená, že je v přírodě celkem stabilní. Může být použit k nahrazení vodíku v různých chemických reakcích. Tím, že má přirozeně velkou stabilitu, vykazuje odlišné chování od běžného vodíku. To se děje u všech reakcí, které mají biochemickou povahu. Před nahrazením je nutné vědět, že ačkoliv toho lze dosáhnout výměnou vodíku za deuterium v chemických reakcích, je třeba vědět, že se budou chovat odlišně.
Když jsou dva vodíkové atomy ve vodě nahrazeny, lze získat sloučeninu známou jako těžká voda. Vodík, který je přítomen v oceánu a je ve formě deuteria má pouze podíl 0,016% ve vztahu k protiu. Ve vesmíru má tento izotop tendenci se rychleji slučovat, aby vzniklo helium. Pokud zkombinujeme deuterium s atomárním kyslíkem, vidíme, že se z něj stává toxický druh. Navzdory tomu má deuterium chemické vlastnosti velmi podobné vlastnostem vodíku.
Další vlastností tohoto izotopu je to, že když jsou atomy deuteria vystaveny procesu jaderné fúze při vysokých teplotách, může se uvolnit velké množství energie, což z deuteria dělá základní prvek ve výzkumu jaderná fůze. Je to exodus, který jste studovali, abyste mohli realizovat jadernou fúzi na naší planetě. Některé fyzikální vlastnosti, jako je bod varu, výparné teplo, trojný bod a hustota mají veličiny větší než vodík.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o deuteriu a jeho vlastnostech.