ดิวเทอเรียม
 ดิวเทอเรียมเรืองแสงในหลอดปล่อยประจุแก๊ส | |
| ข้อมูลทั่วไป | |
|---|---|
| สัญลักษณ์ | 2H |
| ชื่อ | ดิวเทอเรียม, ไฮโดรเจน-2 |
| โปรตอน (Z) | 1 |
| นิวตรอน (N) | 1 |
| ข้อมูลนิวไคลด์ | |
| ปริมาณในธรรมชาติ | 0.0156% (บนโลก)[1] |
| ครึ่งชีวิต (t1/2) | เสถียร |
| มวลไอโซโทป | 2.0141017778[2] Da |
| สปิน | 1+ |
| พลังงานส่วนเกิน | 13135.720±0.001 keV |
| พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์ | 2224.57±0.20 keV |
| ไอโซโทปของไฮโดรเจน ตารางนิวไคลด์ฉบับสมบูรณ์ | |
ดิวเทอเรียม (อังกฤษ: Deuterium) สัญลักษณ์ 2H ถูกเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าไฮโดรเจนหนัก เป็นหนึ่งในสองของไอโซโทปของไฮโดรเจนที่เสถียร โดยที่นิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอน 1 ตัวและนิวตรอน 1 ตัว ในขณะที่ไอโซโทปของไฮโดรเจนที่รู้จักกันทั่วไปมากกว่าที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โปรเทียม (อังกฤษ: protium) มีเพียงโปรตอนเดียวเท่านั้น ไม่มีนิวตรอน ดิวเทอเรียมมี'ความอุดมในธรรมชาติ' โดยพบในมหาสมุทรทั่วไปประมาณหนึ่งอะตอมใน 6420 อะตอมของไฮโดรเจน ทำให้ดิวเทอเรียมมีสัดส่วนที่ประมาณ 0.0156% (หรือ 0.0312% ถ้าคิดตามมวล) ของไฮโดรเจนที่เกิดในธรรมชาติทั้งหมดในมหาสมุทร ในขณะที่โปรเทียมมีสัดส่วนมากกว่า 99.98% ความอุดมของดิวเทอเรียมเปลี่ยนแปงเล็กน้อยตามชนิดของน้ำตามธรรมชาติ (ดู ค่าเฉลี่ยของน้ำในมหาสมุทรตามมาตรฐานเวียนนา) นิวเคลียสของดิวเทอเรียมเรียกว่าดิวเทอรอน
เราใช้สัญลักษณ์ 2H แทนดิวเทอเรียม อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่เราใช้ D แทนดิวเทอเรียม เช่นเมื่อเราต้องการจะเขียนสัญลักษณ์แทนโมเลกุลก๊าซดิวเทอเรียม จะสามารถเขียนแทนได้ว่า 2H2 หรือ D2 ก็ได้
หากแทนที่ดิวเทอเรียมในโมเลกุลของน้ำ จะทำให้เกิดสารดิวเทอเรียมออกไซด์หรือที่เรียกว่าน้ำมวลหนักขึ้น ถึงแม้น้ำชนิดหนักจะไม่เป็นสารพิษที่ร้ายแรงมากนัก แต่ก็ไม่เคยถูกนำมาใช้ในการอุปโภคบริโภค
การมีอยู่ของดิวเทอเรียมในดาวฤกษ์เป็นข้อมูลสำคัญในวิชาจักรวาลวิทยา โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดาวฤกษ์จะทำลายดิวเทอเรียม ยังไม่พบกระบวนการในธรรมชาติใดๆที่ทำให้เกิดดิวเทอเรียมนอกจากปรากฏการณ์บิ๊กแบง
ดิวเทอเรียมไม่มีอะไรต่างจากไฮโดรเจนมากนักในเชิงเคมีฟิสิกส์ นอกเสียจากว่ามีมวลที่หนักกว่า ซึ่งมวลที่หนักกว่านี้เองที่ทำให้ดิวเทอเรียมเปรียบเสมือนกับไฮโดรเจนที่เชื่องช้า เนื่องจากการที่มีมวลมากกว่า จะทำให้มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่า
ประวัติ
[แก้]ดิวเทอเรียมมาจากภาษากรีก deuteros หมายถึง "ที่สอง" เพื่อบอกถึงอนุภาค 2 ตัวประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียส[3] ดิวเทอเรียมถูกค้นพบและตั้งชื่อในปี ค.ศ. 1931 โดย แฮโรลด์ ซี. อูเรย์ ซึ่งต่อมาในปี ค.ศ. 1934 อูเรย์ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี การค้นพบนี้ตามด้วยการค้นพบนิวตรอนในปี ค.ศ. 1932 ซึ่งทำให้โครงสร้างนิวเคลียสของดิวเทอเรียมมีความชัดเจนขึ้น ไม่นานหลังจากการค้นพบดิวเทอเรียม อูเรย์และคนอื่นได้ผลิตตัวอย่างของน้ำชนิดหนัก ที่มีดิวเทอเรียมความเข้มข้นสูง น้ำชนิดหนักบริสุทธิ์ถูกสังเคราะห์ได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1933 โดย กิลเบิร์ต นิวตัน เลวิส[4]
ประโยชน์
[แก้]ดิวเทอเรียมมีประโยชน์มากในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแล้ว ถ้าใช้ร่วมกับทริเทียม เพราะปฏิกิริยาระหว่างดิวเทอเรียมกับไตรเทียมจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง และปลดปล่อยพลังงานออกมามาก
ในทางเคมีและเคมีธรรมชาติแล้ว ดิวเทอเรียมถูกใช้เป็นตัวตามรอยในการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีและวิถีเมตาบอลิก เราสามารถแยกดิวเทอเรียมออกจากไฮโดรเจนได้โดยใช้สเปกโทรเมตรีมวล
อ้างอิง
[แก้]- ↑ Hagemann R, Nief G, Roth E (1970). "Absolute isotopic scale for deuterium analysis of natural waters. Absolute D/H ratio for SMOW 1". Tellus. 22 (6): 712–715. Bibcode:1970Tell...22..712H. doi:10.1111/j.2153-3490.1970.tb00540.x (inactive 24 October 2025).
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of ตุลาคม 2025 (ลิงก์) - ↑ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references". Chinese Physics C. 45 (3). doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
{{cite journal}}: ไม่รู้จักพารามิเตอร์|article-number=ถูกละเว้น (help) - ↑ Dan O'Leary "The deeds to deuterium" Nature Chemistry 4, 236 (2012). doi:10.1038/nchem.1273. "Science: Deuterium v. Diplogen". Time. 19 February 1934.
- ↑ Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1933). "Concentration of H2 Isotope". The Journal of Chemical Physics 1 (6): 341. Bibcode:1933JChPh...1..341L. doi:10.1063/1.1749300.
 | บทความเคมีนี้ยังเป็นโครง คุณสามารถช่วยวิกิพีเดียได้โดยการเพิ่มเติมข้อมูล |