Danes bomo govorili o izotopu, ki se uporablja za proizvodnjo jedrske energije. To je približno devterij. Je ena izmed izotopskih vrst vodika in je predstavljena s simbolom D oz 2H. Dobil je splošno ime težki vodik, ker je masa dvakrat večja od mase protona. Izotop ni nič drugega kot vrsta, ki izhaja iz istega kemičnega elementa, vendar ima različno masno število. Devterij se uporablja za različne namene, vključno s študijami o eksoplaneti in v razumevanju vodikov sulfid.
Iz tega razloga bomo temu članku posvetili vse značilnosti, strukturo, lastnosti in uporabo devterija.
Glavne značilnosti
Razlika med devterijem in vodikom je posledica razlike v številu nevtronov, ki jih ima. Zaradi tega se devterij šteje za stabilen izotop in ga lahko najdemo v spojinah, ki jih tvori vodik popolnoma naravnega izvora. Upoštevati je treba, da se, čeprav so naravnega izvora, pojavljajo v majhnem deležu. Glede na lastnosti, ki jih ima tako podobne navadnemu vodiku, ga lahko v celoti nadomesti v reakcijah, v katerih sodeluje. Na ta način se lahko pretvori v enakovredne snovi.
Zaradi tega in drugih razlogov ima devterij veliko uporab na različnih področjih znanosti. Z leti je postal eden najpomembnejših elementov za raziskave in napredek v tehnologiji in informacijah. V zvezi s tem so pojavi kot npr atmosfero Venere za boljše razumevanje vpliva različnih izotopov. Poleg tega je njegova študija povezana z lunarno ozračje in njihove značilnosti.
Glavno strukturo tega izotopa sestavlja jedro s protonom in nevtronom. Ima atomsko težo približno 2,014 gramov. Ta izotop so odkrili Harold C. Urey, kemik iz ZDA, in njegovi sodelavci Ferdinand Brickwedde in George Murphy leta 1931. Priprava na srečanje z devterijem v čistem stanju je bila prvič uspešno izvedena leta 1933. Že v petdesetih letih se je začela uporabljati trdna faza, ki je pokazala veliko stabilnost, znana kot litijev devterid. Ta snov bi lahko nadomestila devterij in tritij v številnih kemijskih reakcijah.
Napredek v znanosti se pojavi, ko se najde snov, ki lahko olajša kemične reakcije za ustvarjanje produktov. V tem smislu je bila številčnost tega izotopa raziskana, da bi lahko opazovali določene stvari. Znano je, da se delež devterija v vodi nekoliko razlikuje glede na območje odvzema vzorca. Obstaja nekaj spektroskopskih študij, ki so določili obstoj tega izotopa na drugih planetih v naši galaksiji. To je lahko zelo pomembno za preučevanje sestave drugih nebesnih teles, tako kot je bilo storjeno pri Jupitrovo ozračje in ga primerjati z drugimi astronomskimi pojavi.
Struktura in izvor devterija
Naučimo se nekaj dejstev o devteriju. Kot smo že omenili, je glavna razlika med izotopi vodika v njihovi strukturi. In vodik, devterij in tritij imajo različne količine protonov in nevtronov, zato imajo različne kemijske lastnosti. Upoštevati je treba tudi, da se devterij, ki obstaja v drugih zvezdnih telesih, izloči hitreje, kot se ustvari. To je eden od razlogov, zakaj je tako težko proučevati prisotnost devterija v zvezdnih telesih.
Šteje se, da drugi naravni pojavi tvorijo majhno količino devterija, zato njegova proizvodnja še danes vzbuja precejšnje zanimanje. Od odstotka, ki smo ga že omenili glede prisotnosti devterija v naravi, ne znaša 0.02 %. Niz znanstvenih raziskav je razkril, da je velika večina atomov, ki so nastali iz devterija, naravno nastala v eksploziji, ki je povzročila izvor vesolja, znanega kot Big Bang. To je eden od glavnih razlogov, zakaj se domneva, da je devterij prisoten na velikih planetih, kot je Jupiter, kar je bilo tudi predmet študij v okviru sond, kot je Voyager.
Najpogostejši način naravnega pridobivanja tega izotopa je kombinacija z vodikom. Ko se to zgodi, se združi v protijsko obliko. Znanstvenike zanima razmerje med deležem devterija in vodika na različnih področjih znanosti. Široko ga preučujejo v vejah znanosti, kot sta astronomija ali klimatologija. V teh vejah ima nekaj praktičnih uporab za poznavanje in razumevanje vesolja in naše atmosfere, poleg tega pa prispeva k preučevanju učinek sevanja.
Lastnosti devterija
Vedeli bomo, katere glavne lastnosti ima ta izotop, ki pripada vodiku. Najprej je treba vedeti, kaj je izotop brez radioaktivnih lastnosti. To pomeni, da je v naravi dokaj stabilna. Z njim lahko nadomestimo vodik v različnih kemijskih reakcijah. Z naravno stabilnostjo, kaže drugačno vedenje kot običajni vodik. To se zgodi pri vseh reakcijah, ki imajo biokemično naravo. Pred zamenjavo je treba vedeti, da čeprav je to mogoče doseči z izmenjavo vodika za devterij v kemijskih reakcijah, je treba vedeti, da bodo imeli drugačno vedenje.
Ko zamenjamo dva atoma vodika v vodi, lahko dobimo spojino, znano kot težka voda. Vodik, ki je prisoten v oceanu in je v obliki devterija ima le 0,016% deleža glede na protium. V vesolju je ta izotop nagnjen k hitrejšemu spajanju, da nastane helij. Če združimo devterij z atomskim kisikom, vidimo, da postane strupena vrsta. Kljub temu ima devterij kemične lastnosti, ki so zelo podobne lastnostim vodika.
Druga lastnost tega izotopa je, da ko so atomi devterija izpostavljeni procesu jedrske fuzije pri visokih temperaturah, se lahko sprostijo velike količine energije, zaradi česar je devterij bistveni element v raziskavah o jedrska fuzija. To je eksodus, ki ste ga preučevali, da bi lahko izvedli jedrsko fuzijo na našem planetu. Nekatere fizikalne lastnosti, kot so vrelišče, toplota uparjanja, trojna točka in gostota imajo velikosti večje od vrednosti vodika.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o devteriju in njegovih značilnostih.