Il deuterio è una delle specie isotopiche dell'idrogeno, rappresentata come D o DueH. Inoltre, è stato chiamato idrogeno pesante, perché la sua massa è doppia rispetto a 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 nei composti dell'idrogeno presenti in natura, sebbene in una proporzione abbastanza 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 e altri motivi, questo isotopo ha un gran numero di applicazioni in diverse aree della scienza, diventando uno dei più importanti.
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La struttura del deuterio è costituita principalmente da un nucleo che ha un protone e un neutrone, con un peso atomico o massa di circa 2.014 g.
Allo stesso modo, questo isotopo deve la sua scoperta a Harold C.Urey, un chimico degli Stati Uniti, e ai suoi collaboratori Ferdinand Brickwedde e George Murphy, nel 1931..
Nell'immagine sopra puoi vedere il confronto tra le strutture degli isotopi dell'idrogeno, che esiste sotto forma di protio (il suo isotopo più abbondante), deuterio e trizio, ordinati da sinistra a destra.
La preparazione del deuterio allo stato puro è stata eseguita 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 litio deuteruro (LiD), per sostituire deuterio e trizio in un gran numero di reazioni chimiche.
In questo senso è stata studiata l'abbondanza di questo isotopo ed è stato osservato che la sua proporzione in acqua può variare leggermente, a seconda della fonte da cui viene prelevato il campione..
Inoltre, studi di spettroscopia hanno determinato l'esistenza di questo isotopo su altri pianeti di questa galassia..
Come affermato sopra, la differenza fondamentale tra gli isotopi dell'idrogeno (che sono gli unici che sono stati nominati in modi diversi) risiede nella loro struttura, perché il numero di protoni e neutroni in una specie gli conferisce le sue proprietà chimiche.
D'altra parte, il deuterio esistente all'interno dei corpi stellari viene eliminato con maggiore velocità di quanto originato.
Inoltre, si ritiene che altri fenomeni della natura ne formino solo una piccola quantità, quindi la sua produzione continua a generare interesse oggi.
Allo stesso modo, una serie di indagini ha rivelato che la stragrande maggioranza degli atomi che si sono formati da questa specie ha avuto origine nel Big Bang; questo è il motivo per cui la sua presenza si nota su grandi pianeti come Giove.
Poiché il modo più comune per ottenere questa specie in natura è quando si trova in combinazione con l'idrogeno sotto forma di protium, la relazione stabilita tra la proporzione di entrambe le specie in diversi campi della scienza continua a suscitare l'interesse della comunità scientifica. come l'astronomia o la climatologia.
- È un isotopo privo di caratteristiche radioattive; cioè, è abbastanza stabile in natura.
- Può essere utilizzato per sostituire l'atomo di idrogeno nelle reazioni chimiche.
- Questa specie mostra un comportamento diverso dall'idrogeno ordinario nelle reazioni di natura biochimica..
- Quando i due atomi di idrogeno vengono sostituiti in acqua, otteniamo DDueOppure, acquisendo il nome di acqua pesante.
- L'idrogeno presente nell'oceano che è sotto forma di deuterio esiste in una proporzione dello 0,016% rispetto al protium.
- Nelle stelle, questo isotopo ha la tendenza a fondersi rapidamente per dare origine all'elio..
- Il DDueO è una specie tossica, sebbene le sue proprietà chimiche siano molto simili a quelle di H.Due
- Quando gli atomi di deuterio sono sottoposti al processo di fusione nucleare ad alte temperature, vengono rilasciate grandi quantità di energia.
- Proprietà fisiche come punto di ebollizione, densità, calore di vaporizzazione, punto triplo, tra le altre, hanno grandezze maggiori nelle molecole di deuterio (DDue) rispetto all'idrogeno (H.Due).
- La forma più comune in cui si trova è legata a un atomo di idrogeno, causando idrogeno deuteruro (HD).
Grazie alle 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:
- In ambito biochimico trova applicazione nella marcatura isotopica, che consiste nel "marcare" un campione con l'isotopo selezionato per tracciarlo attraverso il suo passaggio attraverso un apposito sistema..
- Nei reattori nucleari che effettuano reazioni di fusione, viene utilizzato per ridurre la velocità con cui si muovono i neutroni senza l'elevato assorbimento di questi che presenta l'idrogeno ordinario..
- Nell'area della risonanza magnetica nucleare (NMR), vengono utilizzati solventi a base di deuterio 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 attraverso tecniche di diffusione dei neutroni, in cui vengono utilizzati campioni forniti di deuterio per ridurre significativamente il rumore in queste proprietà di contrasto..
- In ambito farmacologico si utilizza la sostituzione dell'idrogeno al deuterio per l'effetto isotopico cinetico che si genera e consente a questi farmaci di avere un'emivita più lunga.
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