Struttura, proprietà e usi del deuterio

ildeuterio è una delle specie isotopiche di idrogeno, che è rappresentata come D o ²H. Inoltre, è stato dato il nome di idrogeno pesante, perché la sua massa è il doppio di quella del protone. Un isotopo è una specie che proviene dallo stesso elemento chimico, ma il cui numero di massa è diverso da questo.

Questa distinzione è dovuta alla differenza nel numero di neutroni che ha. Il deuterio è considerato un isotopo stabile e può essere trovato in composti formati da idrogeno di origine naturale, sebbene in una proporzione piuttosto piccola (meno dello 0,02%).

Date le sue proprietà, molto simili a quelle dell'idrogeno ordinario, può sostituire l'idrogeno in tutte le reazioni a cui partecipa, diventando sostanze equivalenti.

Per questo ed altri motivi, questo isotopo ha un gran numero di applicazioni in diverse aree della scienza, diventando uno dei più importanti.

indice

• 1 struttura
  • 1.1 Alcuni fatti sul deuterio
• 2 proprietà
• 3 usi
• 4 riferimenti

struttura

La struttura del deuterio è costituita principalmente da un nucleo che ha un protone e un neutrone, con un peso atomico o una massa di circa 2,014 g.

Allo stesso modo, questo isotopo deve la sua scoperta a Harold C. Urey, un chimico originario degli Stati Uniti, e ai suoi collaboratori Ferdinand Brickwedde e George Murphy, nell'anno 1931.

Nell'immagine qui sopra puoi vedere il confronto tra le strutture isotopiche dell'idrogeno, che esiste sotto forma di protium (il suo isotopo più abbondante), deuterio e trizio, disposti da sinistra a destra.

La preparazione del deuterio allo stato puro è stata effettuata con successo per la prima volta nel 1933, ma dagli anni '50 è stata utilizzata una sostanza in fase solida che ha dimostrato stabilità, chiamata deuteruro di litio (LiD), per sostituire il deuterio e il trizio in un gran numero di reazioni chimiche.

In questo senso, l'abbondanza di questo isotopo è stata studiata ed è stato osservato che la proporzione di esso nell'acqua può variare leggermente, a seconda della fonte da cui il campione è prelevato.

Inoltre, gli studi di spettroscopia hanno determinato l'esistenza di questo isotopo in altri pianeti di questa galassia.

Alcuni fatti sul deuterio

Come affermato in precedenza, la differenza fondamentale tra gli isotopi di idrogeno (che sono gli unici che sono stati nominati in modi diversi) risiede nella loro struttura, poiché la quantità di protoni e neutroni di una specie conferisce le sue proprietà chimiche.

D'altra parte, il deuterio esistente all'interno dei corpi stellari viene eliminato con maggiore velocità di quanto sia originato.

Inoltre, si ritiene che altri fenomeni di natura ne costituiscano solo una piccola parte, cosicché la sua produzione continua a generare interesse al momento.

Allo stesso modo, una serie di indagini ha rivelato che la grande maggioranza degli atomi formati da questa specie ha avuto origine nel Big Bang; Questo è il motivo per cui la sua presenza è notata in pianeti di grandi dimensioni come Giove.

Poiché il modo più comune per ottenere questa specie in natura è quando è combinato con l'idrogeno nella forma di un protium, il rapporto tra la proporzione di entrambe le specie in diverse aree delle scienze continua a suscitare l'interesse della comunità scientifica. , come l'astronomia o la climatologia.

proprietà

- È un isotopo privo di caratteristiche radioattive; cioè, è abbastanza stabile in natura.

- Può essere usato per sostituire l'atomo di idrogeno nelle reazioni chimiche.

- Questa specie manifesta un comportamento diverso dall'idrogeno ordinario nelle reazioni biochimiche.

- Quando si sostituiscono i due atomi di idrogeno nell'acqua, si ottiene D₂O, acquisendo il nome di acqua pesante.

- L'idrogeno presente nell'oceano che si trova sotto forma di deuterio esiste in una proporzione dello 0,016% in relazione al protium.

- Nelle stelle, questo isotopo tende a fondersi rapidamente per dare origine all'elio.

- Il D₂O è una specie tossica, sebbene le sue proprietà chimiche siano molto simili a quelle di H₂

- Quando gli atomi di deuterio sono sottoposti al processo di fusione nucleare ad alte temperature, si ottiene il rilascio di grandi quantità di energia.

- Proprietà fisiche come punto di ebollizione, densità, calore di vaporizzazione, punto triplo, tra gli altri, hanno maggiore magnitudo nelle molecole di deuterio (D₂) rispetto all'idrogeno (H₂).

- La forma più comune in cui viene trovata è legata a un atomo di idrogeno, che origina deuteruro di idrogeno (HD).

applicazioni

A causa delle sue proprietà, il deuterio viene utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni in cui è coinvolto l'idrogeno. Alcuni di questi usi sono descritti di seguito:

- Nel campo della biochimica, è usato nell'etichettatura isotopica, che consiste nel "marcare" un campione con l'isotopo selezionato per seguirlo attraverso il suo passaggio attraverso un determinato sistema.

- Nei reattori nucleari che effettuano le reazioni di fusione viene usato per diminuire la velocità con cui i neutroni si muovono senza l'alto assorbimento di questi che presenta l'idrogeno normale.

- Nell'ambito della risonanza magnetica nucleare (NMR), i solventi a base di deuterio sono utilizzati per ottenere campioni di questo tipo di spettroscopia senza la presenza di interferenze che si verificano quando si utilizzano solventi idrogenati.

- Nel campo della biologia, le macromolecole vengono studiate mediante tecniche di scattering dei neutroni, in cui vengono utilizzati campioni dotati di deuterio per ridurre significativamente il rumore in queste proprietà di contrasto.

- Nell'area della farmacologia, la sostituzione dell'idrogeno con il deuterio viene utilizzata per l'effetto isotopico cinetico che viene generato e consente a questi farmaci di avere un'emivita più lunga.

riferimenti

1. Britannica, E. (s.f.). Deuterio. Recupero da britannica.com
2. Wikipedia. (N.d.). Deuterio. Estratto da en.wikipedia.org
3. Chang, R. (2007). Chimica, nona edizione. Messico: McGraw-Hill.
4. Hyperphysics. (N.d.). Deuterio Abbondanza. Estratto da hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
5. ThoughtCo. (N.d.). Fatti del deuterio. Estratto da thoughtco.com