Oggi parleremo di un isotopo utilizzato per produrre energia nucleare. Riguarda deuterio. È una delle specie isotopiche dell'idrogeno ed è rappresentata dal simbolo D o 2H. Gli è stato dato il nome comune di idrogeno pesante perché la sua massa è il doppio di quella del protone. Un isotopo non è altro che una specie che deriva dallo stesso elemento chimico ma ha un numero di massa diverso. Il deuterio viene utilizzato per vari scopi, tra cui studi su esopianeti e nella comprensione di idrogeno solforato.
Pertanto, dedicheremo questo articolo per raccontarvi tutte le caratteristiche, la struttura, le proprietà e gli usi del deuterio.
caratteristiche principali
La distinzione tra deuterio e idrogeno è dovuta alla differenza nel numero di neutroni che ha. Per questo motivo il deuterio è considerato un isotopo stabile e può essere trovato in composti formati da idrogeno di origine totalmente naturale. Va tenuto presente che, sebbene siano di origine naturale, si verificano in piccola proporzione. Date le proprietà che ha così simili all'idrogeno ordinario, può sostituirlo nella sua interezza nelle reazioni a cui partecipa. In questo modo, può essere convertito in sostanze equivalenti.
Per questo e altri motivi, il deuterio trova un'ampia gamma di applicazioni in vari settori della scienza. Nel corso degli anni è diventato uno degli elementi più importanti per la ricerca e il progresso nella tecnologia e nell'informazione. In relazione a ciò, fenomeni come quelli studiati l'atmosfera di Venere per comprendere meglio l'impatto dei diversi isotopi. Inoltre, il suo studio è correlato alla atmosfera lunare e le loro caratteristiche.
La struttura principale di questo isotopo è costituita da un nucleo che ha un protone e un neutrone. Ha un peso atomico di circa 2,014 grammi. Questo isotopo fu scoperto grazie a Harold C. Urey, un chimico statunitense, e ai suoi collaboratori Ferdinand Brickwedde e George Murphy, nel 1931. La preparazione per incontrare il deuterio allo stato puro fu eseguita con successo per la prima volta nel 1933. È già negli anni '50 quando si iniziò ad utilizzare una fase solida che dimostrò grande stabilità, nota come litio deuteruro. Questa sostanza potrebbe sostituire il deuterio e il trizio in un gran numero di reazioni chimiche.
I progressi scientifici si verificano quando si scopre una sostanza in grado di facilitare le reazioni chimiche per la generazione di prodotti. In questo senso, l'abbondanza di questo isotopo è stata studiata per osservare determinate cose. Si è scoperto che la percentuale di deuterio nell'acqua varia leggermente a seconda della zona in cui viene prelevato il campione. Ci sono alcuni studi di spettroscopia che hanno determinato l'esistenza di questo isotopo su altri pianeti della nostra galassia. Ciò può essere di grande importanza per studiare la composizione di altri corpi celesti, come è stato fatto con L'atmosfera di Giove e confrontarlo con altri fenomeni astronomici.
Struttura e origine del deuterio
Impariamo qualche curiosità sul deuterio. Come abbiamo detto prima, la differenza principale tra gli isotopi dell'idrogeno risiede nella loro struttura. L'idrogeno, il deuterio e il trizio contengono quantità diverse di protoni e neutroni e quindi hanno proprietà chimiche differenti. Va anche notato che il deuterio presente all'interno di altri corpi stellari viene eliminato più velocemente di quanto venga generato. Questo è uno dei motivi per cui è così difficile studiare la presenza di deuterio nei corpi stellari.
Si ritiene che altri fenomeni della natura formino una piccola quantità di deuterio, quindi la sua produzione continua a suscitare un notevole interesse oggi. Dalla percentuale che abbiamo accennato prima circa la presenza di deuterio in natura, non ammonta allo 0.02%. Una serie di indagini scientifiche ha rivelato che la stragrande maggioranza degli atomi che si sono formati dal deuterio ha avuto origine naturalmente nell'esplosione che ha dato origine all'universo noto come Big Bang. Questi sono uno dei motivi principali per cui si pensa che il deuterio sia presente su pianeti di grandi dimensioni come Giove, che è stato anche oggetto di studio nel contesto di sonde come la Voyager.
Il modo più comune per ottenere questo isotopo in natura è combinandolo con l'idrogeno. Quando ciò accade, si combinerà sotto forma di protio. Gli scienziati sono interessati a conoscere la relazione che si stabilisce tra la proporzione di deuterio e idrogeno in diversi campi della scienza. È ampiamente studiato in rami della scienza come l'astronomia e la climatologia. In questi rami ha alcuni utilizzi pratici per conoscere e comprendere l'universo e la nostra atmosfera, oltre a contribuire allo studio dell' effetto delle radiazioni.
Proprietà del deuterio
Andremo a sapere quali sono le principali proprietà che ha questo isotopo appartenente all'idrogeno. La prima cosa da fare è sapere cos'è un isotopo privo di caratteristiche radioattive. Ciò significa che è abbastanza stabile in natura. Può essere utilizzato per sostituire l'idrogeno in varie reazioni chimiche. Avendo una grande stabilità naturalmente, mostra un comportamento diverso dall'idrogeno ordinario. Questo accade in tutte le reazioni di natura biochimica. È necessario sapere prima della sostituzione, che sebbene possa essere raggiunto scambiando l'idrogeno con il deuterio nelle reazioni chimiche, è necessario sapere che avranno un comportamento diverso.
Quando si sostituiscono i due atomi di idrogeno nell'acqua, è possibile ottenere un composto noto come acqua pesante. L'idrogeno che è presente nell'oceano e che è sotto forma di deuterio presenta solo una proporzione dello 0,016% rispetto al protium. Nell'universo, questo isotopo ha la tendenza a fondersi più rapidamente per formare elio. Se combiniamo il deuterio con l'ossigeno atomico, vediamo che diventa una specie tossica. Nonostante ciò, il deuterio ha proprietà chimiche molto simili a quelle dell'idrogeno.
Un'altra proprietà di questo isotopo è che quando gli atomi di deuterio sono sottoposti al processo di fusione nucleare ad alte temperature, possono essere rilasciate grandi quantità di energia, il che rende il deuterio un elemento essenziale nella ricerca sull' fusione nucleare. È l'esodo, avete studiato per poter implementare la fusione nucleare sul nostro pianeta. Alcune proprietà fisiche come il punto di ebollizione, il calore di vaporizzazione, il punto triplo e la densità possiedono magnitudini maggiori di quelle dell'idrogeno.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sul deuterio e sulle sue caratteristiche.