Deuterium

Deuterium is 'n isotoop van waterstof. Sy atoomkern word deuteron genoem en bevat 2 nukleone – 1 proton en 1 neutron. Dit word ook soos volg geskryf: ²₁H of slegs ²H. Deuterium het sy eie chemiese simbool D en suiwer deuteriumgas word as D₂ geskryf. Natuurlike waterstof bevat net 0,0115% deuterium.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Deuterium
Protone	1
Neutrone	1
Kernspin	1
Status
Status	stabiel
Relatiewe voorkoms	0,0115%
Neutrondiffraksie
koh. lengte	6,671 fm
inkoh. lengte	4,04 fm
koh. deursnee	5,592 barn
inkoh. deursnee	2,05 barn
absorpsiedeurnee[1]	0,000519 barn
Navigasie
11H ${\displaystyle \nwarrow }$${\displaystyle \uparrow }$${\displaystyle \nearrow }$ 10n ${\displaystyle \leftarrow }$21H${\displaystyle \rightarrow }$ 32He ${\displaystyle \swarrow }$${\displaystyle \downarrow }$${\displaystyle \searrow }$ 31H 42He
Lys van isotope
Portaal Chemie
Portaal Fisika

Oorsprong van die naam

Die naam deuterium is afgelei van die Griekse deuteros, wat "tweede" beteken, om die twee deeltjies wat die kern uitmaak, aan te dui.^[2] Deuterium is in 1931 ontdek en vernoem deur Harold Urey. Toe die neutron in 1932 ontdek is, het dit die kernstruktuur van deuterium duidelik gemaak, en Urey het in 1934 die Nobelprys gewen "vir sy ontdekking van swaar waterstof". Kort na die ontdekking van Deuterium het Urey en ander monsters van "swaar water" geproduseer waarin die deuterium-inhoud baie gekonsentreerd was.

Die isotoop is stabiel maar nie volop nie. Deuterium word vinniger vernietig in die binnekant van sterre as wat dit geproduseer word. Daar word gemeen dat ander natuurlike prosesse slegs 'n onbeduidende hoeveelheid deuterium lewer. Byna al die deuterium wat in die natuur aangetref word, is 13,8 miljard jaar gelede in die Oerknal geproduseer, aangesien die basiese of primordiale verhouding van waterstof-1 tot deuterium (ongeveer 26 atome deuterium per miljoen waterstofatome) sy oorsprong uit daardie tyd het. Dit is die verhouding wat in die gasreuse-planete, soos Jupiter, voorkom. Die ontleding van verhoudings tussen deuterium en protium by komete het gevind dat die resultate baie ooreenstem met die gemiddelde verhouding in die Aarde se oseane (156 atome deuterium per miljoen waterstofatome). Dit versterk die teorieë dat baie van die aarde se seewater van komete afkomstig is.^[3][4] Die deuterium / protium-verhouding van die komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko, soos gemeet deur die Rosetta-ruimtetuig, is ongeveer drie keer die van aardwater. Hierdie syfer is die hoogste wat nog in 'n komeet gemeet is.^[5]

Kernmagnetiese resonansie

Emissiespektrum van 'n ultraviolet deuteriumbooglamp

Kernmagnetiese resonansie (KMR) vereis gewoonlik dat verbindings van belang ontleed moet word in 'n oplossing. Die kernspin van deuterium is 1 pleks van ½ en dit gee aan die isotoop baie anderse resonansie-eienskappe. Vanweë deuterium se kernspin-eienskappe wat verskil van die ligte waterstof wat gewoonlik in organiese molekules voorkom, is KMR-spektra van waterstof / protium hoogs onderskeibaar van dié van deuterium, en in die praktyk word deuterium nie "gesien" deur 'n KMR-instrument wat ingestel is op waterstof nie.

Stowwe waarin waterstof deur deuterium vervang is word gedeutereerde stowwe genoem. Gedeuterreerde oplosmiddels (swaar water ingesluit, maar ook verbindings soos deutero-chloroform CDCl₃) word dus gereeld in KMR-spektroskopie gebruik om slegs die waterstofspektra van die verbinding van belang te meet, sonder oplosmiddel-sein-interferensie.^[6]

Kyk ook

• Waterstof
• Protium (¹₁H)
• Tritium (³₁H)

Verwysings

1. Vir neutrone met snelheid 2200 m/s
2. O'Leary, Dan (2012). "Die dade tot deuterium". Nature Chemistry (in Engels). 4 (3): 236. Bibcode:2012NatCh...4..236O. doi:10.1038/nchem.1273. PMID 22354440.
3. Hartogh, Paul; Lis, Dariusz C.; Bockelée-Morvan, Dominique; De Val-Borro, Miguel; Biver, Nicolas; Küppers, Michael; Emprechtinger, Martin; Bergin, Edwin A; Crovisier, Jacques (2011). "Ocean-like water in the Jupiter-family comet 103P/Hartley 2". Nature (in Engels). 478 (7368): 218–220. Bibcode:2011Natur.478..218H. doi:10.1038/nature10519. PMID 21976024.
4. Hersant, Franck; Gautier, Daniel; Hure, Jean‐Marc (2001). "A Two‐dimensional Model for the Primordial Nebula Constrained by D/H Measurements in the Solar System: Implications for the Formation of Giant Planets". The Astrophysical Journal (in Engels). 554 (1): 391–407. Bibcode:2001ApJ...554..391H. doi:10.1086/321355.
5. Altwegg, K.; Balsiger, H.; Bar-Nun, A.; Berthelier, J. J. (2014). "67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio" (PDF). Science (in Engels). 347 (6220): 1261952. Bibcode:2015Sci...347A.387A. doi:10.1126/science.1261952. PMID 25501976.
6. Yang, Jaemoon (2016). Deuterium : discovery and applications in organic chemistry (in Engels). Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-12-811041-6. OCLC 950895255.