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 
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 
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 
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 
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 
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. 7.41  cca. 7,0 →

Ťažká voda a normálna voda spolu reagujú:
D2O + H2O → 2 HDO

 Antideuterón 
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 

 Chemický prvok - Vodík
 Ďalší izotop vodíka - Trícium
 Jadrová energetika - Jadrová fúzia

Kategória:Izotopy