Semua unsur memiliki atom sebagai unit dasarnya, dan sebuah atom mengandung tiga partikel dasar, yaitu elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif, dan neutron partikel netral. Jumlah proton dan neutron yang ada dalam inti disebut nomor massa unsur, dan jumlah proton disebut nomor atom. Unsur-unsur yang sama yang atom-atomnya mengandung jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda disebut isotop. Contohnya adalah hidrogen, yang memiliki tiga isotop. Ini adalah hidrogen dengan nol neutron, deuterium mengandung satu neutron, dan tritium - mengandung dua neutron. Artikel ini akan fokus pada isotop hidrogen yang disebut deuterium, juga dikenal sebagai hidrogen berat.
Apa itu deuterium?
Deuterium adalah isotop hidrogen yang berbeda dari hidrogen dengan satu neutron. Biasanya, hidrogen hanya memiliki satu proton, sedangkan deuterium memiliki satu proton dan satu neutron. Ini banyak digunakan dalam reaksidivisi.
Deuterium (simbol kimia D atau ²H) adalah isotop stabil hidrogen yang ditemukan di alam dalam jumlah yang sangat kecil. Inti deuterium, yang disebut deuteron, mengandung satu proton dan satu neutron, sedangkan inti hidrogen yang lebih umum hanya berisi satu proton dan tidak ada neutron. Oleh karena itu, setiap atom deuterium memiliki massa sekitar dua kali massa atom hidrogen biasa, dan deuterium juga disebut hidrogen berat. Air yang atom hidrogennya digantikan oleh atom deuterium disebut air berat.
Fitur Utama
Massa isotop deuterium - 2.01402 unit. Deuterium memiliki waktu paruh yang stabil karena merupakan isotop yang stabil.
Kelebihan energi deuterium adalah 13.135.720 ± 0,001 keV. Energi ikat untuk inti deuterium adalah 2224,52 ± 0,20 keV. Deuterium bergabung dengan oksigen untuk membentuk D2O (2H2O), juga dikenal sebagai air berat. Deuterium bukan isotop radioaktif.
Deuterium tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir. Deuterium tidak diproduksi secara artifisial, karena secara alami melimpah di air laut dan dapat melayani banyak generasi manusia. Itu diekstraksi dari laut menggunakan proses sentrifugasi.
Hidrogen berat
Hidrogen berat adalah nama dari salah satu isotop hidrogen yang lebih tinggi, seperti deuterium dan tritium. Tetapi lebih sering digunakan untuk deuterium. Massa atomnya adalahsekitar 2, dan intinya mengandung 1 proton dan 1 neutron. Jadi, massanya dua kali lipat dari hidrogen normal. Neutron ekstra dalam deuterium membuatnya lebih berat daripada hidrogen normal, itulah sebabnya ia disebut hidrogen berat.
Hidrogen berat ditemukan oleh Harold Urey pada tahun 1931 - penemuan ini dianugerahi Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1934. Urey memperkirakan perbedaan antara tekanan uap molekul hidrogen (H2) dan molekul yang sesuai dengan satu atom hidrogen yang digantikan oleh deuterium (HD), dan dengan demikian kemungkinan memisahkan zat-zat ini dengan distilasi hidrogen cair. Deuterium ditemukan dalam residu dari distilasi hidrogen cair. Itu disiapkan dalam bentuk murni oleh G. N. Lewis menggunakan metode konsentrasi elektrolitik. Ketika air dialiri listrik, gas hidrogen terbentuk, yang mengandung sejumlah kecil deuterium, sehingga deuterium terkonsentrasi di dalam air. Ketika jumlah air dikurangi menjadi sekitar seratus ribu volume aslinya dengan elektrolisis lanjutan, deuterium oksida yang hampir murni, yang dikenal sebagai air berat, disediakan. Metode persiapan air berat ini digunakan selama Perang Dunia II.
Etimologi dan simbol kimia
Nama "deuterium" berasal dari kata Yunani deuteros, yang berarti "kedua". Ini menunjukkan bahwa dengan inti atom yang terdiri dari dua partikel, deuterium adalah isotop kedua setelah hidrogen biasa (atau ringan).
Deuterium sering dilambangkan dengan bahan kimiasimbol D. Sebagai isotop hidrogen dengan nomor massa 2, ia juga direpresentasikan sebagai H. Rumus untuk deuterium adalah 2H. Persatuan Internasional Kimia Murni dan Terapan (IUPAC) mengizinkan D dan H, meskipun H lebih disukai.
Bagaimana cara mendapatkan deuterium dari air?
Metode tradisional pemekatan deuterium dalam air menggunakan pertukaran isotop dalam gas hidrogen sulfida, meskipun metode yang lebih baik sedang dikembangkan. Pemisahan isotop hidrogen yang berbeda juga dapat dilakukan dengan menggunakan kromatografi gas dan distilasi kriogenik, yang menggunakan perbedaan sifat fisik untuk memisahkan isotop.
air Deuterium
Air Deuterium, juga dikenal sebagai air berat, mirip dengan air biasa. Ini dibentuk oleh kombinasi deuterium dan oksigen dan ditetapkan sebagai 2H2O. Air Deuterium lebih kental daripada air biasa. Air berat 10,6% lebih padat dari air biasa, sehingga es air berat tenggelam dalam air biasa. Untuk beberapa hewan, air deuterium beracun, sementara yang lain dapat bertahan hidup di air berat, tetapi akan berkembang lebih lambat di dalamnya daripada di air biasa. Air Deuterium tidak radioaktif. Tubuh manusia mengandung sekitar 5 gram deuterium, dan itu tidak berbahaya. Jika air berat masuk ke dalam tubuh dalam jumlah banyak (misalnya, sekitar 50% air dalam tubuh menjadi berat), dapat menyebabkan disfungsi sel, dan akhirnya kematian.
Perbedaan berat air:
- Titik beku 3,82°C.
- Suhutitik didih 101,4 °C.
- Kerapatan air berat adalah 1,1056 g/mL (air normal adalah 0,9982 g/mL).
- Ph air berat adalah 7,43 (air normal adalah 6,9996).
- Ada sedikit perbedaan rasa dan bau antara air biasa dan air berat.
Penggunaan deuterium
Para ilmuwan telah mengembangkan banyak kegunaan untuk deuterium dan senyawanya. Misalnya, deuterium adalah pelacak isotop non-radioaktif untuk mempelajari reaksi kimia dan jalur metabolisme. Selain itu, berguna untuk mempelajari makromolekul menggunakan hamburan neutron. Pelarut terdeuterasi (seperti air berat) biasanya digunakan dalam spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR) karena pelarut ini tidak mempengaruhi spektrum NMR dari senyawa yang diteliti. Senyawa terdeuterasi juga berguna untuk spektroskopi inframerah femtosecond. Deuterium juga merupakan bahan bakar untuk reaksi fusi nuklir, yang suatu saat dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dalam skala industri.
