重水素：構造、特性、用途 - 化学

重水素は D又はとして表される水素種の同位体であり、² H.でその質量は、プロトンの二倍であるので、それは、重水素の名前を与えられた、添加。同位体とは同じ化学元素に由来する化学種ですが、質量数が異なります。

この違いは、中性子の数の違いによるものです。重水素は安定した同位体と考えられており、かなり小さい割合（0.02％未満）ですが、天然に存在する水素化合物に含まれています。

通常の水素と非常によく似た性質を持つため、水素が関与するすべての反応で水素を置換して同等の物質にすることができます。

この理由や他の理由により、この同位体はさまざまな科学分野で多数の用途があり、最も重要なものの1つになっています。

構造

重水素の構造は、主に陽子と中性子を持つ原子核で構成され、原子量または質量は約2,014 gです。

同様に、この同位体の発見は、1931年に米国の化学者であるハロルドC.ユーレイとその共同研究者であるフェルディナンドブリックウェッデとジョージマーフィーに起因しています。

上の画像では、左から右に配置された、水素同位体（最も豊富な同位体）、重水素、およびトリチウムの形で存在する水素同位体の構造の比較を見ることができます。

純粋な状態での重水素の調製は、1933年に初めて成功裏に実行されましたが、1950年代以来、安定性を実証した固体状態の物質、重水素化リチウム（LiD）が使用され、多数の化学反応で重水素とトリチウムを置き換えます。

この意味で、この同位体の存在量は研究されており、水中でのその比率は、サンプルの採取元に応じてわずかに異なる可能性があることが観察されています。

さらに、分光法の研究により、この銀河の他の惑星におけるこの同位体の存在が確認されています。

上述のように、水素同位体（異なる方法で名前が付けられた唯一のもの）間の基本的な違いは、種に含まれる陽子と中性子の数によって化学的性質が決まるため、その構造にあります。

一方、星体内に存在する重水素は、もともとの速度よりも速く消滅します。

また、自然のその他の現象はごくわずかであると考えられており、その生産は今日でも関心を集め続けています。

同様に、一連の調査により、この種から形成された原子の大部分はビッグバンに由来することが明らかになりました。これが、その存在が木星のような大きな惑星で注目される理由です。

この種を自然界で入手する最も一般的な方法は、水素と組み合わせてプロチウムの形で見つかる場合であるため、異なる科学分野での両種の割合の間に確立された関係は、依然として科学界の関心を呼び起こします。、天文学や気候学など。

-それは放射能特性のない同位体です。つまり、非常に安定しています。

-化学反応で水素原子を置き換えるために使用できます。

-この種は、生化学的性質の反応において通常の水素とは異なる挙動を示します。

_-2つの水素原子が水中で置き換えられると、D ₂ O が取得され、重水の名前が取得されます。

-重水素の形で海に存在する水素は、プロチウムに対して0.016％の割合で存在します。

-星では、この同位体はすぐに融合してヘリウムを生成する傾向があります。

-D ₂ Oは毒性種ですが、その化学的性質はH _2の性質と非常に似ています

-重水素原子が高温で核融合プロセスに曝されると、大量のエネルギーが放出されます。

-特に、沸点、密度、蒸発熱、三重点などの物理的性質は、水素（H ₂）分子よりも重水素（D ₂）分子の方が大きい。

-発見される最も一般的な形態は、水素原子にリンクしており、重水素化水素（HD）を発生させます。

その特性により、重水素は水素が関与するさまざまな用途で使用されます。これらの用途のいくつかを以下に説明します。

-生化学の分野では、同位体マーキングで使用されます。同位体マーキングは、選択した同位体でサンプルを「マーキング」して、特定のシステムを通過するサンプルを追跡することで構成されます。

-核融合反応を行う原子炉では、通常の水素が示すような高吸収なしに中性子が移動する速度を低下させるために使用されます。

-核磁気共鳴（NMR）の分野では、重水素に基づく溶媒を使用して、水素化溶媒を使用するときに発生する干渉の存在なしに、このタイプの分光法のサンプルを取得します。

-生物学の分野では、高分子は中性子散乱技術によって研究されます。重水素が供給されたサンプルを使用して、これらのコントラスト特性のノイズを大幅に低減します。

-薬理学の分野では、生成される速度論的同位体効果のために重水素の代わりに水素を使用し、これらの薬物の半減期を長くすることができます。