Deuterio

El deuterio fue descubierto (1931) por el químico estadounidense Harold C. Urey (por lo que recibió el Premio Nobel de Química en 1934) y sus colaboradores Ferdinand G. Brickwedde y George M. Murphy. Urey predijo una diferencia entre las presiones de vapor del hidrógeno molecular (H2) y de una molécula correspondiente con un átomo de hidrógeno sustituido por deuterio (HD) y, por tanto, la posibilidad de separar estas sustancias por destilación de hidrógeno líquido. El deuterio se detectó (por su espectro atómico) en el residuo de una destilación de hidrógeno líquido. El deuterio fue preparado por primera vez en forma pura en 1933 por Gilbert N. Lewis, utilizando el método electrolítico de concentración descubierto por Edward Wight Washburn. Cuando el agua se electroliza, es decir, se descompone por medio de una corriente eléctrica (en realidad se utiliza una solución acuosa de un electrolito, generalmente hidróxido de sodio), el gas de hidrógeno producido contiene una fracción menor de deuterio que el agua restante y, por tanto, el deuterio se concentra en el agua. El óxido de deuterio (D2O; agua pesada), casi puro, se obtiene cuando la cantidad de agua se ha reducido a una cienmilésima parte de su volumen original por electrólisis continuada.

El deuterio entra en todas las reacciones químicas características del hidrógeno ordinario, formando compuestos equivalentes. Sin embargo, el deuterio reacciona más lentamente que el hidrógeno ordinario, un criterio que distingue las dos formas de hidrógeno. Debido a esta propiedad, entre otras, el deuterio se utiliza ampliamente como trazador isotópico en las investigaciones de las reacciones químicas y bioquímicas en las que interviene el hidrógeno.

La fusión nuclear de átomos de deuterio o de deuterio y el isótopo más pesado del hidrógeno, el tritio, a alta temperatura va acompañada de la liberación de una enorme cantidad de energía; tales reacciones se han utilizado en las armas termonucleares. Desde 1953, la sustancia sólida estable deuterio de litio (LiD) se ha utilizado en lugar de deuterio y tritio.

Las propiedades físicas de la forma molecular del isótopo deuterio (D2) y de las moléculas de deuteruro de hidrógeno (HD) se comparan con las de las moléculas de hidrógeno ordinario (H2) en la Tabla.