Deutérium

Le deutérium, (D, ou 2H), également appelé hydrogène lourd, isotope de l’hydrogène dont le noyau est constitué d’un proton et d’un neutron, soit le double de la masse du noyau de l’hydrogène ordinaire (un proton). Le deutérium a un poids atomique de 2,014. C’est une espèce atomique stable que l’on retrouve dans les composés naturels de l’hydrogène à hauteur d’environ 0,0156 %.

Lire plus sur ce sujet

hydrogène : Isotopes de l’hydrogène

…Urey et deux collaborateurs ont détecté le deutérium par son spectre atomique dans le résidu d’une distillation d’hydrogène liquide. Le deutérium…

Le deutérium a été découvert (1931) par le chimiste américain Harold C. Urey (ce qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 1934) et ses collaborateurs Ferdinand G. Brickwedde et George M. Murphy. Urey a prédit une différence entre les pressions de vapeur de l’hydrogène moléculaire (H2) et d’une molécule correspondante dont un atome d’hydrogène a été remplacé par du deutérium (HD) et, par conséquent, la possibilité de séparer ces substances par distillation de l’hydrogène liquide. Le deutérium a été détecté (par son spectre atomique) dans le résidu d’une distillation d’hydrogène liquide. Le deutérium a été préparé pour la première fois sous forme pure en 1933 par Gilbert N. Lewis, en utilisant la méthode électrolytique de concentration découverte par Edward Wight Washburn. Lorsque l’eau est électrolysée, c’est-à-dire décomposée par un courant électrique (on utilise en fait une solution aqueuse d’un électrolyte, généralement de l’hydroxyde de sodium), l’hydrogène gazeux produit contient une fraction de deutérium inférieure à celle de l’eau restante et, par conséquent, le deutérium est concentré dans l’eau. On obtient de l’oxyde de deutérium très pur (D2O ; eau lourde) lorsque la quantité d’eau a été réduite à environ un cent millième de son volume initial par une électrolyse continue.

Le deutérium entre dans toutes les réactions chimiques caractéristiques de l’hydrogène ordinaire, formant des composés équivalents. Le deutérium réagit cependant plus lentement que l’hydrogène ordinaire, un critère qui distingue les deux formes d’hydrogène. En raison de cette propriété, entre autres, le deutérium est largement utilisé comme traceur isotopique dans les études des réactions chimiques et biochimiques impliquant l’hydrogène.

La fusion nucléaire d’atomes de deutérium ou de deutérium et de l’isotope plus lourd de l’hydrogène, le tritium, à haute température s’accompagne de la libération d’une énorme quantité d’énergie ; de telles réactions ont été utilisées dans les armes thermonucléaires. Depuis 1953, la substance solide stable qu’est le deutéride de lithium (LiD) est utilisée à la place du deutérium et du tritium.

Les propriétés physiques de la forme moléculaire de l’isotope deutérium (D2) et des molécules d’hydrogène deutéride (HD) sont comparées à celles des molécules d’hydrogène ordinaire (H2) dans le tableau.

.