Deuterium

Jako deuterium se označuje atom s jádrem ²H, který má v jádře jeden proton a jeden neutron a od běžného vodíku se liší především atomovou hmotností, která činí 2,013 63 u. Často mu bývá přiřazována i chemická značka D, přestože se nejedná o jiný prvek.

deuteron (d, 2H+, D+)
Schéma deutronu (1 kladně nabitý proton + 1 neutrální neutron)
Obecné vlastnosti
Klasifikace	složená částice (atomové jádro)
Složení	p + n
Antičástice	antideuteron (p + n)
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost	1875,612 945 00(58)[2] MeV/c2 3,343 583 7768(10) × 10−27[2] kg
Elektrický náboj	+1 e 1,602 176 634 × 10−19[2] C
Magnetický moment	0,857 438 2335(22)[2] μN
Spin	1 ħ

Deuterium
1s1 2 D 1
Lahvička se svítícím deuteriem
Obecné
Název, značka, číslo	Deuterium, D, 1
Cizojazyčné názvy	lat. Deuterium
Skupina, perioda, blok	1. skupina, 1. perioda, blok s
Chemická skupina	Nekovy
Vzhled	bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	7782-39-0
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	2,013 63
Elektronová konfigurace	1s1
Oxidační čísla	−I, I
Ionizační energie
První	15,46 eV (molekula D2)
Mechanické vlastnosti
Hustota	179,6×10−6 g/cm3
Skupenství	plynné
Součinitel dynamické viskozity	12,6 µPa s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	−243,15 °C (kap.): 0,137 W·m−1·K−1, −40 °C: 0,115 0 W·m−1·K−1, 27 °C: 0,140 6 W·m−1·K−1, 97 °C: 0,166 W·m−1·K−1
Molární atomizační entalpie	221,673 kJ/mol
Standardní molární entropie S°	144,85 J⋅K−1⋅mol−1 (molekula D2), 123,24 J⋅K−1⋅mol−1 (atom D)
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	−254,50 °C (18,65 K)
Teplota varu	−249,48 °C (23,67 K)
Teplota trojného bodu T3	−254,42 °C (18,73 K)
Tlak trojného bodu p3	17,14 kPa
Kritická teplota Tk	−234,75 °C (38,4 K)
Kritický tlak pk	1 660 kPa
Specifické teplo tání	52 J/g
Specifické teplo varu	323 J/g
Měrná tepelná kapacita	14,496 J·g−1·K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Magnetické chování	diamagnetické
Bezpečnost
GHS02 GHS04 [1] Nebezpečí[1]
R-věty	R12
S-věty	S2, S9, S16, S33
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P {{{izotopy}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
D

Jádro deuteria se označuje jako deuteron, což je částice s hmotností 2,013 553 212 544(15) u^[2] a elektrickým nábojem +1 e.

Charakteristika

Umístění deuteria ve schématu izotopů

Deuterium je stabilní izotop, který nepodléhá radioaktivní přeměně. V přírodě se běžně vyskytuje namísto lehkého vodíku. V průměru připadá na jeden atom deuteria 6 000 atomů normálního vodíku.

Ve spojení s kyslíkem tvoří deuterium tzv. těžkou vodu, D₂O. Tato sloučenina má významné využití v jaderném průmyslu. Je velmi účinným moderátorem, tedy látkou zpomalující rychlost neutronů. Této vlastnosti se již od druhé světové války využívá v určitém typu jaderných reaktorů k přípravě plutonia z uranu.

Německá armáda se za druhé světové války intenzivně snažila vyvinout jadernou bombu na bázi plutonia. V norském Rjukanu existoval průmyslový komplex společnosti Norsk Hydro, vyrábějící těžkou vodu. Spojenci tento komplex zničili operací zvláštních jednotek (bombardování po jeho opravě způsobilo těžké ztráty na životech místních obyvatel, ale továrnu poškodilo jen mírně), přesto se však nacistům podařilo vyrobit dostatečné množství těžké vody pro další experimenty s jadernou zbraní.

Dnes je deuterium využíváno také jako účinný stopovač biochemických reakcí. Pokud je na počátku výzkumu distribuce určité sloučeniny v organismu použita látka, která má atomy vodíku nahrazeny deuteriem, lze vysledovat její cestu biochemickou přeměnou analýzou všech možných vzniklých produktů.

V jádrech hnědých trpaslíků pravděpodobně dochází k fúzním reakcím, na jejichž základě vzniká z deuteria helium.