Deutérium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Hidrogén-2 izotóp

A deutérium vagy nehézhidrogén a hidrogén egyik stabil izotópja, melynek természetes előfordulása 1 atom 6500 hidrogénatomonként. A deutérium atommagját deuteronnak nevezik, egy protont és egy neutront tartalmaz, míg a normál hidrogén csupán egy protont.

A 2H kémiai jel azonosítja a deutériumot. A D nem hivatalos jelölést is gyakran alkalmazzák, holott a deutérium nem önálló kémiai elem. Természetes formájában deutériumgázként fordul elő: 2H2 vagy D2. Amikor normál hidrogénatomhoz (1H) kapcsolódik, akkor a gázt hidrogén-deuteridnek hívják (legalábbis angol nyelvterületen).

Felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Harold C. Urey

A deutérium felfedezését Harold C. Urey az American Association for the Advancement of Science New Orléansban tartott 1931. évi karácsonyi ülésén jelentette be; felfedezéséért 1934-ben kémiai Nobel-díjjal jutalmazták.

Tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fizikai tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fizikai tulajdonságai nem sokban térnek el a közönséges hidrogénétől; színtelen, szagtalan, íztelen gáz. Kétatomos D2 molekulákat alkot, moláris tömege a hidrogéngázénál kettővel több, 4 g/mol (az atommaghoz kapcsolódott neutron miatt).

Hármaspontja 18,73 K, 17 100 Pa.[1]

A deutérium −254,6 °C-on olvad és −249,7 °C-on forr.

Kémiai tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A deutérium kémiai szempontból a közönséges hidrogénhez hasonlóan viselkedik, bár a nagyobb tömege miatt a deutériumot tartalmazó reakciók valamivel kisebb sebességgel mennek végbe, mint a megfelelő közönséges hidrogént tartalmazó reakciók. A két izotópot fizikailag tömegspektrométerrel lehet megkülönböztetni. Ezenfelül a deutériumvegyületek fizikai tulajdonságai eltérhetnek a hidrogénes megfelelőjüktől; például a D2O sokkal viszkózusabb mint a H2O. Mivel a deuteronnak a spinje +1, ezért bozon.

A deutérium helyettesítheti a normál hidrogént a vízmolekulában nehézvizet (D2O) képezve. Jóllehet nem szigorúan mérgező, a nehézvíz fogyasztása ártalmas lehet az egészségre.

Csillagászati jelentősége[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A deutérium jelenléte a csillagokban fontos adat a kozmológia számára. Mivel a deutérium elbomlik a csillagban végbemenő fúzió során, nem ismerünk más folyamatot, mint az ősrobbanás nukleoszintézisét a deutérium előállítására. Így ez egy fontos érv az ősrobbanás mellett a világegyetem állandó állapotú elméletével szemben.

A deutérium felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A világ vezető deutériumtermelője Kanada. Ezt nehézvíz formájában neutronmoderátornak használja fel a CANDU-reaktorokban. (Ennek mellékterméke a nehézvizet alkalmazó Sudbury Neutrínó Obszervatórium.)

A neutronelnyelő képessége (abszorpció) sokkal kisebb, mint a közönséges hidrogéné, és ez teszi kiváló neutronmoderátor anyaggá. Ugyanezen okból használják hidrogéntartalmú anyagokban izotóphelyettesítésre (deuterizált minta), mert az így preparált anyagok sokkal alkalmasabbak a neutronszórásos vizsgálatokra az eredetiknél.

A fúziós energiatermelés egyik ígéretes nyersanyaga.

Vegyületek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A deutérium akár csak a hidrogén számos vegyülettel rendelkezik.

A savakban a hidrogént deutériummal helyettesíthetjük.

A szénsav H2CO3 deutériummal: D2CO3. A kénsav H2SO4 deutériummal: D2SO4.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. L. A. Schwalbe, E. R. Grilly: A Review of Deuterium Triple-Point Temperatures. nist.gov, 2008. (Hozzáférés: 2012. június 2.)

További információ[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]