Бүх элементүүд үндсэн нэгж нь атомуудтай бөгөөд атом нь сөрөг цэнэгтэй электрон, эерэг цэнэгтэй протон, төвийг сахисан бөөмийн нейтрон гэсэн гурван үндсэн бөөмсийг агуулдаг. Цөмд агуулагдах протон ба нейтроны тоог элементийн массын тоо, протоны тоог атомын дугаар гэнэ. Атомууд нь ижил тооны протон, харин өөр өөр тооны нейтрон агуулсан ижил элементүүдийг изотоп гэж нэрлэдэг. Жишээ нь гурван изотоптой устөрөгч юм. Энэ бол тэг нейтронтой устөрөгч, нэг нейтрон агуулсан дейтерий, тритий - хоёр нейтрон агуулдаг. Энэ нийтлэл нь хүнд устөрөгч гэгддэг дейтерий хэмээх устөрөгчийн изотопын тухай ярих болно.
Дейтерий гэж юу вэ?
Дейтерий нь устөрөгчөөс нэг нейтроноор ялгаатай устөрөгчийн изотоп юм. Ерөнхийдөө устөрөгч нь зөвхөн нэг протонтой байдаг бол дейтерий нь нэг протон, нэг нейтронтой байдаг. Энэ нь урвалд өргөн хэрэглэгддэгхэлтэс.
Дейтерий (химийн тэмдэг D эсвэл ²H) нь байгальд маш бага хэмжээгээр агуулагддаг устөрөгчийн тогтвортой изотоп юм. Дейтерон гэж нэрлэгддэг дейтерийн цөм нь нэг протон, нэг нейтрон агуулдаг бол илүү түгээмэл устөрөгчийн цөмд зөвхөн нэг протон байдаг бөгөөд нейтрон байдаггүй. Тиймээс дейтерийн атом бүр нь энгийн устөрөгчийн атомаас хоёр дахин их масстай ба дейтерийг мөн хүнд устөрөгч гэж нэрлэдэг. Ердийн устөрөгчийн атомууд дейтерийн атомуудаар солигдсон усыг хүнд ус гэнэ.
Гол онцлог
Дейтерийн изотопын масс - 2, 014102 нэгж. Дейтерий нь тогтвортой изотоп учраас хагас задралын хугацаа тогтвортой байна.
Дейтерийн илүүдэл энерги нь 13,135.720 ± 0.001 кеВ. Дейтерийн цөмийг холбох энерги нь 2224.52 ± 0.20 кеВ байна. Дейтери нь хүчилтөрөгчтэй нэгдэж D2O (2H2O) үүсгэдэг бөгөөд үүнийг хүнд ус гэж нэрлэдэг. Дейтери бол цацраг идэвхт изотоп биш.
Дейтерий нь эрүүл мэндэд аюултай биш ч цөмийн зэвсэг бүтээхэд ашиглаж болно. Дейтерий нь далайн усанд байгалиасаа элбэг бөгөөд олон үеийн хүмүүст үйлчлэх чадвартай тул зохиомлоор үйлдвэрлэдэггүй. Үүнийг центрифугийн аргаар далайгаас гаргаж авдаг.
Хүнд устөрөгч
Хүнд устөрөгч гэдэг нь дейтерий, тритий зэрэг устөрөгчийн өндөр изотопуудын нэр юм. Гэхдээ үүнийг ихэвчлэн дейтерийд ашигладаг. Түүний атомын масс ньойролцоогоор 2, цөм нь 1 протон, 1 нейтрон агуулдаг. Тиймээс түүний масс нь ердийн устөрөгчөөс хоёр дахин их байна. Дейтерийн нэмэлт нейтрон нь түүнийг ердийн устөрөгчөөс илүү хүнд болгодог тул хүнд устөрөгч гэж нэрлэдэг.
Хүнд устөрөгчийг 1931 онд Харолд Ури нээсэн - энэхүү нээлт нь 1934 онд химийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Урей молекулын устөрөгчийн (H2) уурын даралтын зөрүү ба дитерий (HD) -ээр солигдсон нэг устөрөгчийн атом бүхий харгалзах молекулын хоорондох зөрүү, улмаар шингэн устөрөгчийг нэрэх замаар эдгээр бодисыг салгах боломжийг урьдчилан таамагласан. Шингэн устөрөгчийг нэрэх явцад гарсан үлдэгдэлд дейтерий илэрсэн. Үүнийг цэвэр хэлбэрээр нь Г. Н. Льюис электролитийн концентрацийн аргыг ашиглан. Усыг цахилгаанжуулах үед устөрөгчийн хий үүсдэг бөгөөд энэ нь бага хэмжээний дейтерий агуулдаг тул дейтерий нь усанд төвлөрдөг. Үргэлжлүүлэн электролиз хийснээр усны хэмжээг анхны эзэлхүүнийхээ 100 мянган хувь хүртэл багасгахад хүнд ус гэж нэрлэгддэг бараг цэвэр дейтерийн исэл үүсдэг. Энэхүү хүнд ус бэлтгэх аргыг Дэлхийн 2-р дайны үед хэрэглэж байсан.
Этимологи ба химийн тэмдэг
"Дейтерий" нэр нь "хоёр дахь" гэсэн утгатай Грекийн deuteros үгнээс гаралтай. Энэ нь хоёр бөөмсөөс бүрдэх атомын цөмтэй бол дейтерий нь энгийн (эсвэл хөнгөн) устөрөгчийн дараа орох хоёр дахь изотоп болохыг харуулж байна.
Дейтерийг ихэвчлэн химийн бодисоор тэмдэглэдэгтэмдэг D. Массын тоо 2-той устөрөгчийн изотопын хувьд энэ нь мөн H хэлбэрээр илэрхийлэгдэнэ. Дейтерийн томъёо нь 2H. Олон улсын цэвэр болон хэрэглээний химийн холбоо (IUPAC) нь D ба H-ийн аль алиныг нь зөвшөөрдөг ч H-г илүүд үздэг.
Уснаас дейтерийг яаж авах вэ?
Усан дахь дейтерийг баяжуулах уламжлалт арга нь хүхэрт устөрөгчийн хий дэх изотопын солилцоог ашигладаг боловч илүү сайн аргуудыг боловсруулж байна. Устөрөгчийн өөр өөр изотопуудыг ялгахдаа хийн хроматографи болон криоген нэрэх аргыг ашиглан изотопуудыг салгахад физик шинж чанарын ялгааг ашигладаг.
Дейтерийн ус
Дейтерийн ус буюу хүнд ус нь энгийн устай төстэй. Энэ нь дейтерий ба хүчилтөрөгчийн нэгдлээс үүссэн бөгөөд 2H2O гэж нэрлэгддэг. Дейтерийн ус ердийн уснаас илүү наалдамхай байдаг. Хүнд ус нь энгийн уснаас 10,6% нягт байдаг тул хүнд усны мөс энгийн усанд живдэг. Зарим амьтдын хувьд дейтерийн ус нь хортой байдаг бол зарим нь хүнд усанд амьдрах чадвартай боловч ердийн уснаас илүү удаан хөгждөг. Дейтерийн ус нь цацраг идэвхт биш юм. Хүний биед ойролцоогоор 5 грамм дейтерий агуулагддаг бөгөөд энэ нь хор хөнөөлгүй юм. Хэрэв хүнд ус биед их хэмжээгээр орвол (жишээлбэл, биеийн усны 50 орчим хувь нь хүндэрдэг) эсийн үйл ажиллагааг алдагдуулж, улмаар үхэлд хүргэдэг.
Хүнд усны ялгаа:
- Хөлдөх цэг нь 3.82°C.
- ТемпературБуцлах цэг нь 101.4 °C.
- Хүнд усны нягт нь 1.1056 г/мл (хэвийн ус 0.9982 г/мл).
- Хүнд усны рН 7.43 (хэвийн ус 6.9996).
- Энгийн ус болон хүнд ус хоёрын амт, үнэр бага зэрэг ялгаатай.
Дейтерийн хэрэглээ
Эрдэмтэд дейтерий болон түүний нэгдлүүдийг ашиглах олон аргыг боловсруулсан. Жишээлбэл, дейтерий нь химийн урвал, бодисын солилцооны замыг судлах зориулалттай цацраг идэвхт бус изотопын илрүүлэгч юм. Нэмж дурдахад, энэ нь нейтроны тархалтыг ашиглан макромолекулуудыг судлахад тустай. Цөмийн соронзон резонансын (ЯМР) спектроскопид саармагжуулсан уусгагчийг (хүнд ус гэх мэт) ихэвчлэн ашигладаг, учир нь эдгээр уусгагчид судалж буй нэгдлүүдийн NMR спектрт нөлөөлдөггүй. Deuterated нэгдлүүд нь фемтосекунд хэт улаан туяаны спектроскопи хийхэд тустай. Дейтерий нь цөмийн хайлуулах урвалын түлш бөгөөд хэзээ нэгэн цагт үйлдвэрлэлийн хэмжээнд цахилгаан үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох юм.
