Deutérium
Deutérium (z gréčtiny δευτερον: „druhý“ ) alebo ťažký vodík je jeden z izotopov vodíka. Nepodlieha rádioaktívnej premene, v prírode sa bežne vyskytuje. Na 6500 atómov pripadne jeden atóm deutéria, čo predstavuje približne 0,015 % (prepočítané na váhu 0,030 %) zo všetkých izotopov vodíka vyskytujúcich sa v prírode. Jadro deutéria sa volá deuterón a je súčasťou molekuly ťažkej vody D2O. Deutérium môžeme pripraviť elektrolýzou ťažkej vody alebo reakciou sodíka s ťažkou vodou.
- Konfigurácia: 1 protón, 1 neutrón, 1 elektrón
- Relatívna atómová hmotnosť: 2,0135532127 amu
- Značka: ²H, D
- Výskyt: 0.0156 %
História
[upraviť | upraviť zdroj]Deutérium prvýkrát spozoroval v roku 1931 Harold Urey, chemik na Columbia University, za čo v roku 1934 získal Nobelovu cenu za chémiu. Gilbert Newton Lewis izoloval molekulu ťažkej vody v roku 1933.
Počas druhej svetovej vojny Nemecko robilo experimenty s použitím ťažkej vody ako moderátor v atómových reaktoroch. Cieľom bolo vyrobiť plutónium na atómovú bombu. Tieto experimenty boli príčinou akcie Spojencov s anglickým názvom Norwegian heavy water sabotage, ktorá zničila fabriku Vemork v Nórsku.
Chemické vlastnosti
[upraviť | upraviť zdroj]Deutérium tvorí analogické zlúčeniny ako klasický vodík (prócium), napr. D2O, DCl alebo ND3 ("ťažké" varianty vody, chlorovodíku, resp. amoniaku), pričom tieto zlúčeniny aj vznikajú podobnými reakciami, hoci deutérium reaguje trochu pomalšie.
Ťažká voda
[upraviť | upraviť zdroj]Molekula vody, v ktorej sú atómy vodíka nahradené atómami deutéria, sa nazýva ťažká voda alebo deutériumoxid (D2O) a na rozdiel od obyčajnej vody (H2O) je mierne toxická.
Využitie
[upraviť | upraviť zdroj]Táto zlúčenina má významné využitie v jadrovom priemysle. Je veľmi účinným moderátorom (látkou spomaľujúcou rýchlosť neutrónov). Tieto vlastnosti sa používajú od druhej svetovej vojny v určitých typoch reaktorov k príprave plutónia z uránu.
Dnes sa deutérium využíva ako účinný stopovač (marker) biochemických reakcií.
Fyzikálne vlastnosti
[upraviť | upraviť zdroj]Ťažká voda má odlišné fyzikálne vlastnosti ako normálna voda, mrzne pri 3,8 °C a vrie pri 101,4 °C,
- Hustota: 1107 kg/m³ (pri štandardnom tlaku a teplote)
- pevné skupenstvo: 195? kg/m³
- plynné skupenstvo: 0,452 kg/m³
- viskozita: 1,3 µPa·s
- špecifická tepelná kapacita pri konštantnom tlaku cp:
- pevné skupenstvo: 2950 J/(kg·K)
- plynné skupenstvo: 5200 J/(kg·K)
| Vlastnosť | D2O (Ťažká voda) | H2O (Ľahká voda) |
|---|---|---|
| Bod tuhnutia (°C) | 3,82 | 0.0 |
| Bod varu (°C) | 101,72 | 100.0 |
| Hustota (pri 20 °C, g/mL) | 1,1056 | 0,9982 |
| Teplota maximálnej hustoty (°C) | 11,6 | 4,0 |
| Viskozita (pri 20 °C, centipoise) | 1,25 | 1,005 |
| Povrchové napätie (25 °C, dyn·cm) | 71,93 | 71,97 |
| Skupenské teplo topenia (cal/mol) | 1,515 | 1,436 |
| Skupenské teplo varu (cal/mol) | 10,864 | 10,515 |
| úroveň Ph | cca. 14,0 | cca. 7,0 → |
Ťažká voda a normálna voda spolu reagujú: D2O + H2O → 2 HDO
Antideuterón
[upraviť | upraviť zdroj]Antideuterón je teoretická antičastica deuterónu, jadra deutéria. Skladá sa z antiprotónu a a antineutrónu. Antideuterón prvýkrát vyrobili v CERN a v Brookhaven National Laboratory v roku 1965.
Kompletný atóm s pozitrónom obiehajúci jadro by sa volal antideutérium, ale do roku 2005 sa ho vedcom nepodarilo vytvoriť .
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]
- Chemický prvok - Vodík
- Ďalší izotop vodíka - Trícium
- Jadrová energetika - Jadrová fúzia