Deuterio

Deuterio, (D, o 2H), chiamato anche idrogeno pesante, isotopo dell’idrogeno con un nucleo composto da un protone e un neutrone, che è il doppio della massa del nucleo dell’idrogeno ordinario (un protone). Il deuterio ha un peso atomico di 2,014. È una specie atomica stabile che si trova nei composti naturali di idrogeno nella misura di circa lo 0,0156%.

Proprietà chimiche dell’idrogeno

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idrogeno: Isotopi dell’idrogeno

…Urey e due collaboratori rilevarono il deuterio dal suo spettro atomico nel residuo di una distillazione di idrogeno liquido. Il deuterio…

Il deuterio fu scoperto (1931) dal chimico americano Harold C. Urey (per il quale ricevette il premio Nobel per la chimica nel 1934) e dai suoi collaboratori Ferdinand G. Brickwedde e George M. Murphy. Urey predisse una differenza tra le pressioni di vapore dell’idrogeno molecolare (H2) e di una molecola corrispondente con un atomo di idrogeno sostituito dal deuterio (HD) e, quindi, la possibilità di separare queste sostanze per distillazione dell’idrogeno liquido. Il deuterio è stato rilevato (dal suo spettro atomico) nel residuo di una distillazione di idrogeno liquido. Il deuterio fu preparato per la prima volta in forma pura nel 1933 da Gilbert N. Lewis, usando il metodo elettrolitico di concentrazione scoperto da Edward Wight Washburn. Quando l’acqua è elettrolizzata, cioè decomposta da una corrente elettrica (in realtà si usa una soluzione acquosa di un elettrolita, di solito idrossido di sodio), l’idrogeno gassoso prodotto contiene una frazione minore di deuterio rispetto all’acqua rimanente e, quindi, il deuterio è concentrato nell’acqua. L’ossido di deuterio quasi puro (D2O; acqua pesante) è assicurato quando la quantità di acqua è stata ridotta a circa un centomillesimo del suo volume originale da una continua elettrolisi.

Il deuterio entra in tutte le reazioni chimiche caratteristiche dell’idrogeno ordinario, formando composti equivalenti. Il deuterio, tuttavia, reagisce più lentamente dell’idrogeno ordinario, un criterio che distingue le due forme di idrogeno. A causa di questa proprietà, tra le altre, il deuterio è ampiamente usato come tracciante isotopico nelle indagini delle reazioni chimiche e biochimiche che coinvolgono l’idrogeno.

La fusione nucleare di atomi di deuterio o di deuterio e dell’isotopo più pesante dell’idrogeno, il trizio, ad alta temperatura è accompagnata dal rilascio di un’enorme quantità di energia; tali reazioni sono state usate nelle armi termonucleari. Dal 1953, la sostanza solida stabile deuteruro di litio (LiD) è stata usata al posto del deuterio e del trizio.

Le proprietà fisiche della forma molecolare dell’isotopo deuterio (D2) e delle molecole di deuteruro di idrogeno (HD) sono confrontate con quelle delle molecole di idrogeno ordinario (H2) nella Tabella.