Deutérium

Quel est le deutérium?

Il deutérium C'est l'une des espèces isotopiques d'hydrogène, qui est représentée comme d ou ²H. De plus, le nom de l'hydrogène lourd a été donné, car sa masse est le double de celle du proton. Un isotope est une espèce qui vient du même élément chimique, mais dont le nombre de masse est différent de cela.

Cette distinction est due à la différence dans le nombre de neutrons qu'il a. Le deutérium est considéré comme un isotope stable et peut être trouvé dans des composés formés par l'hydrogène d'origine naturelle, bien que dans une proportion assez faible (moins de 0,02%).

Compte tenu de ses propriétés, très similaires à celles de l'hydrogène ordinaire, il peut remplacer l'hydrogène dans toutes les réactions dans lesquelles il participe, devenant des substances équivalentes.

Pour cela et pour d'autres raisons, cet isotope a de nombreuses applications dans différents domaines de la science, devenant l'un des plus importants.

Structure de deutérium

La structure du deutérium est principalement constituée d'un noyau qui a un proton et un neutron, avec un poids ou une masse atomique d'environ 2 014 g.

De même, cet isotope doit sa découverte à Harold C. Urey, chimiste des États-Unis, et ses collaborateurs Ferdinand Brickwedde et George Murphy, en 1931.

Dans l'image supérieure, vous pouvez voir la comparaison entre les structures des isotopes de l'hydrogène, qui existent sous forme de proticulation (son isotope le plus abondant), le deutérium et le tritium, ordonné de gauche à droite.

La préparation du deutérium dans son état pur a été réalisée avec succès pour la première fois en 1933, mais depuis les années 1950, une substance de phase solide a été utilisée et qui a démontré une stabilité, appelée deutéride de lithium (LID), pour remplacer le deutérium et le tritium en un grand nombre de réactions chimiques.

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En ce sens, l'abondance de cet isotope a été étudiée et il a été observé que sa proportion dans l'eau peut varier légèrement, selon la source à partir de laquelle l'échantillon est prélevé.

De plus, grâce à des études de spectroscopie, l'existence de cet isotope sur d'autres planètes de cette galaxie a été déterminée.

Quelques données sur le deutérium

La différence fondamentale entre les isotopes de l'hydrogène (qui sont les seules qui ont été nommées de différentes manières) réside dans leur structure, car la quantité de protons et de neutrons d'une espèce confère ses propriétés chimiques.

D'un autre côté, le deutérium existant à l'intérieur des corps stellaires est éliminé à une vitesse plus rapide que l'origine.

De plus, il est considéré que d'autres phénomènes de la nature n'en forment qu'une très petite quantité, donc sa production continue de susciter l'intérêt aujourd'hui.

De même, une série d'enquêtes a révélé que la grande majorité des atomes qui se sont formés de cette espèce proviennent du Big Bang; C'est la raison pour laquelle sa présence sur les grandes planètes comme Jupiter est avertie.

Comme le moyen le plus courant d'atteindre cette espèce dans la nature est lorsqu'il est combiné avec l'hydrogène sous forme de protio, l'intérêt de la communauté scientifique est toujours éveillé par la relation établie entre la proportion des deux espèces dans différents domaines des sciences, tels comme l'astronomie ou la météo.

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Propriétés du deutérium

- Il s'agit d'un isotope manquant de caractéristiques radioactives; c'est-à-dire qu'il est de nature assez stable.

- Il peut être utilisé pour remplacer l'atome d'hydrogène dans les réactions chimiques.

- Cette espèce manifeste un comportement autre que l'hydrogène ordinaire dans les réactions biochimiques.

- Lorsque les deux atomes d'hydrogène sont remplacés dans l'eau, d est obtenu₂Ou, acquérir le nom de l'eau lourde.

- L'hydrogène présent dans l'océan qui se trouve sous forme de deutérium existe dans une proportion de 0,016% par rapport à la protio.

- Dans les étoiles, cet isotope a tendance à fusionner rapidement pour donner lieu à l'hélium.

- Le D₂Ou constitue une espèce toxique, bien que ses propriétés chimiques soient très similaires à celles de H₂

- Lorsque les atomes de deutérium sont soumis au processus de fusion nucléaire à des températures élevées, le détachement de grandes quantités d'énergie est obtenu.

- Les propriétés physiques telles que le point d'ébullition, la densité, la chaleur de vaporisation, le triple point, entre autres, ont des amplitudes majeures dans les molécules de deutérium (D₂) que dans l'hydrogène (h₂).

- La manière la plus courante dont elle est trouvée est liée à un atome d'hydrogène, provoquant un deutéride d'hydrogène (HD).

Utilisations / applications

En raison de ses propriétés, le deutérium est utilisé dans une grande variété d'applications dans lesquelles l'hydrogène est impliqué. Certaines de ces utilisations sont décrites ci-dessous:

- Dans le domaine de la biochimie, il est utilisé dans le marquage isotopique, qui consiste à "marquer" un échantillon avec l'isotope sélectionné pour le suivre à travers son passage à travers un système donné.

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- Dans les réacteurs nucléaires qui effectuent des réactions de fusion, il est utilisé pour réduire la vitesse à laquelle les neutrons se déplacent sans l'absorption élevée de ceux-ci que l'hydrogène ordinaire présente.

- Dans le domaine de la résonance magnétique nucléaire (RMN), des solvants basés sur le deutérium sont utilisés pour obtenir des échantillons de ce type de spectroscopie sans la présence d'interférence qui sont produites en utilisant des solvants hydrogénés.

- Dans le domaine de la biologie, les macromolécules sont étudiées par le biais de techniques de dispersion des neutrons, où les échantillons fournis avec le deutérium sont utilisés pour réduire considérablement le bruit dans ces propriétés de contraste.

- Dans la zone de pharmacologie, le remplacement de l'hydrogène est utilisé par le deutérium avec l'effet isotopique cinétique généré et permet à ces médicaments d'avoir une demi-vie plus longue.