중수소 D 또는로 표현되는 수소 종의 동위 원소 인 2 H. 에서의 질량이 양성자의 두배가 유사하므로, 중수소의 이름이 부여 된 부가. 동위 원소는 동일한 화학 원소에서 유래하지만 질량 수가 이것과 다른 종입니다.
이 구별은 그것이 가지고있는 중성자의 수의 차이 때문입니다. 중수소는 안정한 동위 원소로 간주되며 자연적으로 발생하는 수소 화합물에서 발견 될 수 있지만 비율은 상당히 적습니다 (0.02 % 미만).
일반 수소와 매우 유사한 특성을 감안할 때 참여하는 모든 반응에서 수소를 대체하여 동등한 물질이 될 수 있습니다.
이러한 이유와 다른 이유로이 동위 원소는 여러 과학 분야에서 많은 응용 분야를 가지고 있으며 가장 중요한 것 중 하나가되었습니다.
구조
중수소의 구조는 주로 원자량 또는 질량이 약 2,014g 인 양성자와 중성자를 가진 핵으로 구성됩니다.
마찬가지로,이 동위 원소는 1931 년에 미국의 화학자 인 Harold C. Urey와 그의 협력자 인 Ferdinand Brickwedde와 George Murphy가 발견 한 결과입니다.
상단 이미지에서 왼쪽에서 오른쪽으로 배열 된 protium (가장 풍부한 동위 원소), 중수소 및 삼중 수소의 형태로 존재하는 수소 동위 원소 구조 간의 비교를 볼 수 있습니다.
순수한 상태의 중수소의 제조는 1933 년에 처음으로 성공적으로 수행되었지만 1950 년대부터 안정성을 입증 한 고체상의 물질 인 LiD (리튬 중수소)가 사용되었습니다. 많은 화학 반응에서 중수소와 삼중 수소를 대체합니다.
이러한 의미에서이 동위 원소의 풍부함이 연구되었으며, 샘플을 채취 한 출처에 따라 물에서의 비율이 약간 다를 수 있음이 관찰되었습니다.
또한 분광학 연구는이 은하계의 다른 행성에서이 동위 원소의 존재를 확인했습니다.
중수소에 대한 몇 가지 사실
위에서 언급했듯이 수소 동위 원소 (다른 방식으로 명명 된 유일한 것)의 근본적인 차이점은 구조에 있습니다. 왜냐하면 한 종의 양성자와 중성자의 수가 화학적 특성을 부여하기 때문입니다.
한편, 항 성체 내부에 존재하는 중수소는 원래보다 더 빠른 속도로 제거됩니다.
또한 자연의 다른 현상은 극소량에 불과한 것으로 여겨져 오늘날에도 그 생산이 계속해서 관심을 불러 일으키고 있습니다.
유사하게, 일련의 조사에서이 종으로부터 형성된 원자의 대부분이 빅뱅에서 유래 한 것으로 밝혀졌습니다. 이것이 목성과 같은 큰 행성에서 그 존재가 눈에 띄는 이유입니다.
이 종을 자연에서 얻는 가장 일반적인 방법은 수소와 결합하여 protium 형태로 발견되는 것이므로 다른 과학 분야에서 두 종의 비율 사이에 확립 된 관계는 여전히 과학계의 관심을 불러 일으 킵니다. , 천문학 또는 기후학.
속성
-방사성 특성이없는 동위 원소입니다. 즉, 본질적으로 매우 안정적입니다.
-화학 반응에서 수소 원자를 대체하는 데 사용할 수 있습니다.
-이 종은 생화학 적 성질의 반응에서 일반 수소와는 다른 행동을 나타냅니다.
-두 개의 수소 원자가 물에서 대체되면 D 2 O 가 얻어지며 중수의 이름을 얻습니다 .
-바다에 존재하는 중수소 형태의 수소는 프로 튬 대비 0.016 %의 비율로 존재합니다.
-별에서이 동위 원소는 빠르게 병합되어 헬륨을 생성하는 경향이 있습니다.
-D 2 O는 독성이 있지만 화학적 특성은 H 2 와 매우 유사합니다.
-중수소 원자가 고온에서 핵융합 과정을 거치면 많은 양의 에너지가 방출됩니다.
-끓는점, 밀도, 기화열, 삼중점과 같은 물리적 특성 은 수소 (H 2 ) 분자 보다 중수소 (D 2 ) 분자에서 더 큰 크기를 갖습니다 .
-발견되는 가장 일반적인 형태는 수소 원자와 연결되어 중수소 (HD)를 생성합니다.
응용
그 특성으로 인해 중수소는 수소가 관련된 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 이러한 용도 중 일부는 아래에 설명되어 있습니다.
-생화학 분야에서는 선택된 동위 원소로 시료를 "마킹"하여 특정 시스템을 통과하여 추적하는 동위 원소 마킹에 사용됩니다.
-핵융합 반응을 수행하는 원자로에서는 일반 수소가 제공하는 높은 흡수없이 중성자가 이동하는 속도를 줄이는 데 사용됩니다.
-핵 자기 공명 (NMR) 영역에서 중수소를 기반으로 한 용매는 수소화 용매를 사용할 때 발생하는 간섭없이 이러한 유형의 분광법의 샘플을 얻기 위해 사용됩니다.
-생물학 분야에서는 중성자 산란 기법을 통해 거대 분자를 연구하는데, 여기서 중수소가 제공되는 샘플을 사용하여 이러한 대비 특성에서 노이즈를 크게 줄입니다.
-약리학 분야에서 발생하는 동위 원소 효과로 인해 수소를 중수소로 대체하여 반감기가 더 길어짐.
참고 문헌
- Britannica, E. (nd). 중수소. britannica.com에서 복구
- Wikipedia. (sf). 중수소. en.wikipedia.org에서 검색
- 장 알. (2007). 화학, 9 판. 멕시코 : McGraw-Hill.
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- ThoughtCo. (sf). 중수소 사실. thoughtco.com에서 검색