Δευτέριο

Το υδρογόνο είναι αξιοσημείωτο στο ότι έχει τρία ισότοπα, σε καθένα από τα οποία έχει αποδοθεί ένα όνομα. Το δευτέριο είναι ισότοπο υδρογόνου και είναι ένα από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο βρίσκονται σε κάθε άτομο αυτού του ατόμου. Το πρωτίιο, το πιο άφθονο ισότοπο υδρογόνου, από την άλλη πλευρά, περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο και κανένα νετρόνιο. Επειδή το δευτέριο περιέχει ένα νετρόνιο, είναι πιο μαζικό και βαρύτερο από το πρωτίου, και ως αποτέλεσμα, αναφέρεται ως βαρύ υδρογόνο σε ορισμένους κύκλους. Υπάρχει ένα τρίτο ισότοπο υδρογόνου, το τρίτιο, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως βαρύ υδρογόνο αφού κάθε άτομο περιλαμβάνει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια. Το τρίτιο είναι ένα σταθερό ισότοπο υδρογόνου που μπορεί να βρεθεί στη φύση.

Τι είναι το δευτέριο;

Το δευτέριο είναι ένα από τα δύο μόνο σταθερά ισότοπα υδρογόνου. Ο πυρήνας ενός ατόμου δευτερίου, που ονομάζεται δευτερόνιο, περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο, ενώ ο πυρήνας του πολύ πιο άφθονο ατόμου πρωτίου δεν περιέχει νετρόνια. Το δευτέριο εμφανίζεται φυσικά σε αφθονία στις θάλασσες της Γης με ρυθμό περίπου ένα άτομο για κάθε 6420 άτομα υδρογόνου.

Ένας διαφορετικός τύπος νερού αναφέρεται ως βαρύ νερό, το οποίο έχει τον τύπο D2O. Είναι ελαφρώς πιο παχύρρευστο από το συνηθισμένο νερό και είναι άχρωμο και μη βρώσιμο. Το βαρύ νερό αναφέρεται επίσης ως οξείδιο του δευτερίου. Είναι το ισότοπο του υδρογόνου που συμβολίζεται με τα γράμματα D ή H2. Το H2O υποδηλώνει το κανονικό νερό, ενώ το D2O το βαρύ νερό. Το αέριο δευτέριο (D2, διδευτέριο) είναι μια κύρια πηγή του ισοτόπου δευτερίου που χρησιμοποιείται στη σύνθεση χημικών ουσιών που έχουν επισημανθεί με δευτέριο. Το αέριο δευτέριο παράγεται οικονομικά με την αντίδραση του D2O με μέταλλα όπως το νάτριο, τα ρινίσματα ασβεστίου ή ένα μείγμα οξειδίου του ασβεστίου και ψευδαργύρου.

Τι είναι το βαρύ νερό;

Το βαρύ νερό (D2O), γνωστό και ως οξείδιο του δευτερίου, είναι ένας τύπος νερού που αποτελείται από δευτέριο, ένα ισότοπο υδρογόνου με διπλάσια μάζα από το συμβατικό υδρογόνο και οξυγόνο. (Το συνηθισμένο νερό αντιπροσωπεύεται από τον χημικό τύπο H2O.) Έτσι, το βαρύ νερό έχει μοριακό βάρος περίπου 20 (διπλάσιο από το ατομικό βάρος του δευτερίου, που είναι δύο, συν το ατομικό βάρος του οξυγόνου, που είναι δεκαέξι), ενώ το συνηθισμένο Το νερό έχει μοριακό βάρος περίπου 18. (διπλάσιο από το ατομικό βάρος του συνηθισμένου υδρογόνου, που είναι 1, συν οξυγόνο, που είναι 16).

Πόσο βαρύ νερό εμφανίζεται 

Όταν δύο άτομα υδρογόνου στο κανονικό νερό αντικαθίστανται από άτομα δευτερίου, σχηματίζεται βαρύ νερό. Το οξείδιο του δευτερίου, με συντομογραφία D2O, είναι μια χημικά πυκνή μορφή νερού. Ο Urey πιστώνεται με τη δημιουργία του όρου «βαρύ νερό». Ένα μέρος βαρέος νερού βρίσκεται σε περίπου 6000 μέρη συνηθισμένου νερού. Ο Lewis και ο Donald χρησιμοποίησαν συνεχή ηλεκτρόλυση για να εξάγουν μερικά χιλιοστόλιτρα καθαρού βαρέος νερού από νερό που περιείχε ίχνη αλκαλίου. Ανακαλύφθηκε στα Ιμαλάια, ανάμεσα στα υπολείμματα λιωμένου χιονιού. Επιπλέον, ίχνη έχουν ανακαλυφθεί σε φύλλα δέντρων Banyan και σε βροχοπτώσεις.

Τι είναι ο λαμπτήρας δευτερίου;

Ο λαμπτήρας τόξου δευτερίου είναι μια πηγή φωτός χαμηλής πίεσης εκκένωσης αερίου που χρησιμοποιείται συχνά στη φασματοσκοπία για να παρέχει ένα συνεχές φάσμα UV. Οι λαμπτήρες "τόξου" πλάσματος ή λαμπτήρες εκκένωσης που χρησιμοποιούν υδρογόνο είναι γνωστοί για τη μεγάλη υπεριώδη ακτινοβολία τους σε βάρος της ορατής και υπέρυθρης εξόδου.

Όπως όλοι γνωρίζουμε, ένα Deuterium ArcLight, συχνά γνωστό ως λάμπα D2, είναι μια εξαιρετική πηγή λαμπτήρων εκκένωσης για φασματοσκοπία. Το νήμα είναι συνήθως η πηγή φωτός στους λαμπτήρες, αλλά στην περίπτωση του λαμπτήρα D2, το τόξο που σχηματίζεται είναι η πηγή συνεχούς φωτός. Οι λαμπτήρες D2 χρησιμοποιούνται συχνά όταν απαιτείται συνεχές φάσμα στην περιοχή UV. Το νήμα είναι συνήθως κατασκευασμένο από βολφράμιο και απαιτεί σταθερή τάση μεταξύ 300 και 500 βολτ για να αναφλεγεί. Μετά τη δημιουργία του τόξου, τα επίπεδα τάσης μπορούν να μειωθούν.

Ποιος είναι ο σκοπός μιας λάμπας δευτερίου;

Οι λαμπτήρες δευτερίου εκπέμπουν ακτινοβολία UV υψηλής έντασης με μήκος κύματος 160 nm (για ορισμένα μοντέλα). Η εκπομπή ορατού και υπέρυθρου φωτός είναι αμελητέα. Αυτή η ιδιότητα κάνει τους λαμπτήρες δευτερίου χρήσιμους για φασματοσκοπία UV και ως πρότυπα για την ακτινοβολία φάσματος UV.

Γιατί χρησιμοποιούνται οι λαμπτήρες δευτερίου στην υπεριώδη φασματοσκοπία;

Ένα φως δευτερίου απαιτεί μια πιο περίπλοκη και ακριβή παροχή ρεύματος από έναν λαμπτήρα αλογόνου. Είναι, ωστόσο, μια από τις λίγες πηγές φωτός συνεχούς φάσματος που είναι σταθερή στο υπεριώδες. Ο λαμπτήρας δευτερίου εκπέμπει φως σε σχετικά μικρό μήκος κύματος 400 nm ή λιγότερο.

Διάγραμμα λυχνίας δευτερίου 

Λειτουργία της λάμπας δευτερίου 

Ένας λαμπτήρας δευτερίου αποτελείται από ένα νήμα βολφραμίου και μια άνοδο που είναι διατεταγμένα σε αντίθετες πλευρές μιας δομής κιβωτίου νικελίου που είναι βελτιστοποιημένη για το φάσμα εξόδου. Σε αντίθεση με έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως, οι λαμπτήρες δευτερίου δεν χρειάζονται νήμα για να παράγουν φως.

Συμπέρασμα 

Το δευτέριο είναι ένα από τα δύο μόνο σταθερά ισότοπα υδρογόνου. Υπάρχει ένα τρίτο ισότοπο υδρογόνου, το τρίτιο, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως βαρύ υδρογόνο. Το βαρύ νερό (D2O) έχει μοριακό βάρος περίπου 20 (διπλάσιο από το ατομικό βάρος του δευτερίου). Το οξείδιο του δευτερίου, με συντομογραφία D2O, είναι μια χημικά πυκνή μορφή νερού. Ένα μέρος βαρέος νερού βρίσκεται σε περίπου 6000 μέρη συνηθισμένου νερού. Ένας λαμπτήρας τόξου δευτερίου χρησιμοποιείται συχνά στη φασματοσκοπία για να παρέχει ένα συνεχές φάσμα UV.