ดิวเทอเรียม
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไฮโดรเจน-2 | |
---|---|
ทั่วไป | |
ชื่อ, สัญลักษณ์ | ดิวเทอเรียม, 2H, D |
นิวตรอน | 1 |
โปรตอน | 1 |
ข้อมูลนิวเคลียส | |
พบในธรรมชาติ | 0.015% |
ครึ่งชีวิต | เสถียร |
มวลไอโซโทป | 2.01355321270 u |
สปิน | 1+ |
พลังงานเกิน | 13135.720 ± 0.001 keV |
พลังงานยึดเหนี่ยว | 2224.573 ± 0.002 keV |
ดิวเทอเรียม (Deuterium) ถูกเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าไฮโดรเจนหนัก โดยดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปที่เสถียรหนึ่งของไฮโดรเจน โดยมีโปรตอน 1 โปรตอน และมีนิวตรอน 1 นิวตรอน ส่งผลให้ดิวเทอเรียมมีเลขมวลมากกว่าไฮโดรเจนซึ่งมีเพียงโปรตอนเดียวเท่านั้น นิวเคลียสของดิวเทอเรียมเรียกว่าดิวเทอรอน
เราใช้สัญลักษณ์ 2H แทนดิวเทอเรียม อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่เราใช้ D แทนดิวเทอเรียม เช่นเมื่อเราต้องการจะเขียนสัญลักษณ์แทนโมเลกุลก๊าซดิวเทอเรียม จะสามารถเขียนแทนได้ว่า 2H2 หรือ D2 ก็ได้
หากแทนที่ดิวเทอเรียมในโมเลกุลของน้ำ จะทำให้เกิดสารดิวเทอเรียมออกไซด์หรือที่เรียกว่าน้ำมวลหนักขึ้น ถึงแม้น้ำชนิดหนักจะไม่เป็นสารพิษที่ร้ายแรงมากนัก แต่ก็ไม่เคยถูกนำมาใช้ในการอุปโภคบริโภค
การมีอยู่ของดิวเทอเรียมในดาวฤกษ์เป็นข้อมูลสำคัญในวิชาจักรวาลวิทยา โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดาวฤกษ์จะทำลายดิวเทอเรียม ยังไม่พบกระบวนการในธรรมชาติใดๆที่ทำให้เกิดดิวเทอเรียมนอกจากปรากฏการณ์บิ๊กแบง
ดิวเทอเรียมไม่มีอะไรต่างจากไฮโดรเจนมากนักในเชิงเคมีฟิสิกส์ นอกเสียจากว่ามีมวลที่หนักกว่า ซึ่งมวลที่หนักกว่านี้เองที่ทำให้ดิวเทอเรียมเปรียบเสมือนกับไฮโดรเจนที่เชื่องช้า เนื่องจากการที่มีมวลมากกว่า จะทำให้มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่า
[แก้] ประวัติความเป็นมา
ดิวเทอเรียมถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1931 โดย แฮโรลด์ ซี. อูเรย์ ซึ่งต่อมาในปี ค.ศ. 1934 อูเรย์ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ตัวอย่างของน้ำชนิดหนักบริสุทธิ์ถูกสังเคราะห์ได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1933 โดย กิลเบิร์ต นิวตัน เลวิส
[แก้] ประโยชน์
ดิวเทอเรียมมีประโยชน์มากในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแล้ว ถ้าใช้ร่วมกับไตรเทียม เพราะปฏิกิริยาระหว่างดิวเทอเรียมกับไตรเทียมจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง และปลดปล่อยพลังงานออกมามาก
ในทางเคมีและเคมีธรรมชาติแล้ว ดิวเทอเรียมถูกใช้เป็นตัวตามรอยในการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีและวิถีเมตาบอลิก เราสามารถแยกดิวเทอเรียมออกจากไฮโดรเจนได้โดยใช้สเปกโทรเมตรีมวล
[แก้] การพบในธรรมชาติ
ดิวเทอเรียมจะถูกพบเพียง 1 อะตอมในไฮโดรเจน 6500 อะตอม และในน้ำทะเล 32000 กรัม จะพบดิวเทอเรียมเพียง 1 กรัมเท่านั้น