Bütün elementlərin əsas vahidi kimi atomlar var və bir atom mənfi yüklü elektronlar, müsbət yüklü protonlar və neytral hissəciklərin neytronları olan üç əsas hissəcikdən ibarətdir. Nüvədə mövcud olan proton və neytronların sayı elementlərin kütləvi sayı, protonların sayı isə atom nömrəsi adlanır. Atomlarında eyni sayda proton, lakin fərqli sayda neytron olan eyni elementlərə izotoplar deyilir. Məsələn, üç izotoplu hidrogen. Bu, sıfır neytronlu hidrogen, bir neytron olan deuterium və tritium - iki neytron ehtiva edir. Bu məqalə ağır hidrogen kimi tanınan deuterium adlı hidrogen izotopuna diqqət yetirəcək.
Deuterium nədir?
Deyterium hidrogendən bir neytronla fərqlənən hidrogenin izotopudur. Tipik olaraq, hidrogendə yalnız bir proton, deuteriumda bir proton və bir neytron var. Reaksiyalarda geniş istifadə olunurbölmə.
Deyterium (kimyəvi simvolu D və ya ²H) təbiətdə çox az miqdarda olan sabit hidrogen izotopudur. Deyteron adlanan deyterium nüvəsi bir proton və bir neytrondan ibarətdir, daha çox yayılmış hidrogen nüvəsində isə yalnız bir proton var və neytron yoxdur. Buna görə deyteriumun hər bir atomunun kütləsi adi hidrogen atomundan təxminən iki dəfə böyükdür və deyterium da ağır hidrogen adlanır. Adi hidrogen atomlarının deuterium atomları ilə əvəz olunduğu suya ağır su deyilir.
Əsas Xüsusiyyətlər
Deuteriumun izotopik kütləsi - 2, 014102 ədəd. Deyterium sabit bir izotop olduğu üçün sabit yarımxaricolma dövrünə malikdir.
Deuteriumun artıq enerjisi 13,135,720 ± 0,001 keV-dir. Deyterium nüvəsi üçün bağlanma enerjisi 2224,52 ± 0,20 keV-dir. Deyterium oksigenlə birləşərək ağır su kimi də tanınan D2O (2H2O) əmələ gətirir. Deyterium radioaktiv izotop deyil.
Deuterium sağlamlıq üçün təhlükəli deyil, lakin nüvə silahı yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Deyterium süni şəkildə istehsal olunmur, çünki o, okean suyunda təbii olaraq boldur və insanların bir çox nəsillərinə xidmət edə bilər. O, sentrifuqa üsulu ilə okeandan çıxarılır.
Ağır hidrogen
Ağır hidrogen deyterium və tritium kimi hidrogenin yüksək izotoplarından hər hansı birinin adıdır. Ancaq daha tez-tez deuterium üçün istifadə olunur. Onun atom kütləsitəxminən 2 və nüvəsi 1 proton və 1 neytrondan ibarətdir. Beləliklə, onun kütləsi normal hidrogendən iki dəfə çoxdur. Deyteriumdakı əlavə neytron onu adi hidrogendən daha ağır edir, buna görə də ona ağır hidrogen deyilir.
Ağır hidrogen 1931-ci ildə Harold Urey tərəfindən kəşf edilib - bu kəşf 1934-cü ildə Kimya üzrə Nobel Mükafatına layiq görülüb. Urey, molekulyar hidrogenin (H2) buxar təzyiqi ilə deyterium (HD) ilə əvəz edilmiş bir hidrogen atomu ilə müvafiq molekulun buxar təzyiqi arasındakı fərqi və beləliklə, maye hidrogenin distillə edilməsi ilə bu maddələrin ayrılmasının mümkünlüyünü proqnozlaşdırdı. Deyterium maye hidrogenin distillə edilməsinin qalıqlarında tapıldı. Onu təmiz formada G. N. Lyuis elektrolitik konsentrasiya metodundan istifadə edir. Su elektrikləşdirildikdə hidrogen qazı əmələ gəlir ki, onun tərkibində az miqdarda deyteri var, buna görə deyterium suda cəmləşir. Davamlı elektroliz nəticəsində suyun miqdarı orijinal həcminin yüz mində birinə endirildikdə, ağır su kimi tanınan demək olar ki, təmiz deyterium oksidi əldə edilir. Bu ağır su hazırlamaq üsulu İkinci Dünya Müharibəsi zamanı istifadə edilmişdir.
Etimologiya və kimyəvi simvol
"Deuterium" adı yunanca "ikinci" mənasını verən deuteros sözündəndir. Bu onu göstərir ki, iki hissəcikdən ibarət atom nüvəsi ilə deuterium adi (və ya yüngül) hidrogendən sonra ikinci izotopdur.
Deuterium tez-tez kimyəvi maddə ilə işarələnirsimvolu D. Kütləvi sayı 2 olan hidrogenin izotopu kimi o, H kimi də təmsil olunur. Deyterium üçün düstur 2H-dir. Beynəlxalq Təmiz və Tətbiqi Kimya İttifaqı (IUPAC) H-ə üstünlük verilsə də, həm D, həm də H-yə icazə verir.
Sudan deuterium necə alınır?
Suda deuteriumun konsentrasiyasının ənənəvi üsulu hidrogen sulfid qazında izotop mübadiləsindən istifadə edir, baxmayaraq ki, daha yaxşı üsullar hazırlanır. Hidrogenin müxtəlif izotoplarının ayrılması həmçinin izotopları ayırmaq üçün fiziki xassələrdəki fərqlərdən istifadə edən qaz xromatoqrafiyası və kriogen distillədən istifadə etməklə həyata keçirilə bilər.
Deyterium suyu
Ağır su kimi də tanınan Deyterium suyu adi suya bənzəyir. Deuterium və oksigenin birləşməsindən əmələ gəlir və 2H2O kimi təyin olunur. Deuterium suyu adi sudan daha özlüdür. Ağır su adi sudan 10,6% daha sıxdır, ona görə də ağır suyun buzu adi suda batır. Bəzi heyvanlar üçün deuterium suyu zəhərlidir, digərləri isə ağır suda yaşaya bilir, lakin adi suda olduğundan daha yavaş inkişaf edir. Deuterium suyu radioaktiv deyil. İnsan orqanizmində təxminən 5 qram deyterium var və o, zərərsizdir. Ağır su bədənə böyük miqdarda daxil olarsa (məsələn, bədəndəki suyun təxminən 50%-i ağırlaşır), bu, hüceyrə funksiyasının pozulmasına və nəticədə ölümə səbəb ola bilər.
Ağır suda fərqlər:
- Donma nöqtəsi 3,82°C-dir.
- Temperaturqaynama nöqtəsi 101,4 °C.
- Ağır suyun sıxlığı 1,1056 q/mL-dir (normal su 0,9982 q/mL).
- Ağır suyun pH-ı 7.43-dür (normal su 6.9996-dır).
- Sadə su ilə ağır su arasında dad və qoxuda cüzi fərq var.
Deuteriumun istifadəsi
Alimlər deuterium və onun birləşmələri üçün bir çox istifadə üsulları hazırlayıblar. Məsələn, deyterium kimyəvi reaksiyaları və metabolik yolları öyrənmək üçün radioaktiv olmayan izotop izləyicisidir. Bundan əlavə, neytron səpilməsindən istifadə edərək makromolekulları öyrənmək üçün faydalıdır. Deuterasiya edilmiş həlledicilər (ağır su kimi) nüvə maqnit rezonans (NMR) spektroskopiyasında adətən istifadə olunur, çünki bu həlledicilər tədqiq olunan birləşmələrin NMR spektrlərinə təsir göstərmir. Deuterated birləşmələr femtosaniyə infraqırmızı spektroskopiya üçün də faydalıdır. Deyterium həm də nüvə sintezi reaksiyaları üçün yanacaqdır və nə vaxtsa sənaye miqyasında elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə oluna bilər.
