Deutério: Estrutura, Propriedades e Usos - Ciência - 2023

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odeutério é uma das espécies isotópicas de hidrogênio, que é representado como D ou 2H. Além disso, recebeu o nome de hidrogênio pesado, porque sua massa é o dobro da do próton. Um isótopo é uma espécie que vem do mesmo elemento químico, mas cujo número de massa é diferente deste.

Essa distinção se deve à diferença no número de nêutrons que possui. O deutério é considerado um isótopo estável e pode ser encontrado em compostos de hidrogênio que ocorrem naturalmente, embora em uma proporção bastante pequena (menos de 0,02%).

Pelas suas propriedades, muito semelhantes às do hidrogênio comum, pode substituir o hidrogênio em todas as reações das quais participa, tornando-se substâncias equivalentes.

Por esse e outros motivos, esse isótopo tem um grande número de aplicações em diferentes áreas da ciência, tornando-se um dos mais importantes.


Estrutura

A estrutura do deutério é constituída principalmente por um núcleo que possui um próton e um nêutron, com peso ou massa atômica de aproximadamente 2.014 g.

Da mesma forma, este isótopo deve sua descoberta a Harold C. Urey, um químico dos Estados Unidos, e seus colaboradores Ferdinand Brickwedde e George Murphy, em 1931.

Na imagem superior você pode ver a comparação entre as estruturas dos isótopos de hidrogênio, que existe na forma de prótio (seu isótopo mais abundante), deutério e trítio, dispostos da esquerda para a direita.

A preparação do deutério em seu estado puro foi realizada com sucesso pela primeira vez em 1933, mas desde a década de 1950 uma substância em fase sólida tem sido usada e tem demonstrado estabilidade, chamada deutério de lítio (LiD), ao substituir deutério e trítio em um grande número de reações químicas.

Nesse sentido, a abundância desse isótopo foi estudada e observou-se que sua proporção na água pode variar ligeiramente, dependendo da fonte de onde a amostra é retirada.


Além disso, estudos de espectroscopia determinaram a existência deste isótopo em outros planetas desta galáxia.

Alguns fatos sobre o deutério

Como mencionado acima, a diferença fundamental entre os isótopos de hidrogênio (que são os únicos que foram nomeados de maneiras diferentes) está em sua estrutura, porque o número de prótons e nêutrons em uma espécie lhe confere suas propriedades químicas.

Por outro lado, o deutério existente no interior dos corpos estelares é eliminado com maior velocidade do que originado.

Além disso, considera-se que outros fenômenos da natureza formam apenas uma pequena parte dela, por isso sua produção continua a gerar interesse nos dias de hoje.

Da mesma forma, uma série de investigações revelou que a grande maioria dos átomos que se formaram a partir dessa espécie se originou no Big Bang; esta é a razão pela qual sua presença é notada em grandes planetas como Júpiter.


Como a forma mais comum de se obter essa espécie na natureza é quando ela é encontrada em combinação com o hidrogênio na forma de prótio, a relação que se estabelece entre a proporção das duas espécies em diferentes campos da ciência ainda desperta o interesse da comunidade científica. , como astronomia ou climatologia.

Propriedades

- É um isótopo desprovido de características radioativas; ou seja, é de natureza bastante estável.

- Pode ser usado para substituir o átomo de hidrogênio em reações químicas.

- Esta espécie apresenta um comportamento diferente do hidrogênio comum em reações de natureza bioquímica.

- Quando os dois átomos de hidrogênio são substituídos na água, D é obtido2Ou, adquirindo o nome de água pesada.

- O hidrogênio presente no oceano na forma de deutério existe na proporção de 0,016% em relação ao prótio.

- Nas estrelas, esse isótopo tende a se fundir rapidamente para dar origem ao hélio.

- D2O é uma espécie tóxica, embora suas propriedades químicas sejam muito semelhantes às de H2

- Quando os átomos de deutério são submetidos ao processo de fusão nuclear em altas temperaturas, grandes quantidades de energia são liberadas.

- Propriedades físicas como ponto de ebulição, densidade, calor de vaporização, ponto triplo, entre outras, possuem magnitudes maiores nas moléculas de deutério (D2) do que em hidrogênio (H2).

- A forma mais comum de se encontrar está ligada a um átomo de hidrogênio, originando o deutereto de hidrogênio (HD).

Formulários

Devido às suas propriedades, o deutério é usado em uma ampla variedade de aplicações nas quais o hidrogênio está envolvido. Alguns desses usos são descritos abaixo:

- No campo da bioquímica, é utilizado na marcação isotópica, que consiste em "marcar" uma amostra com o isótopo selecionado para traçá-la ao longo de sua passagem por um sistema específico.

- Em reatores nucleares que realizam reações de fusão é utilizado para reduzir a velocidade com que os nêutrons se movem sem a alta absorção destes que o hidrogênio comum apresenta.

- Na área de ressonância magnética nuclear (RMN), solventes à base de deutério são utilizados para a obtenção de amostras desse tipo de espectroscopia sem a presença de interferências que ocorrem ao se usar solventes hidrogenados.

- No campo da biologia, as macromoléculas são estudadas por meio de técnicas de espalhamento de nêutrons, onde amostras fornecidas com deutério são utilizadas para reduzir significativamente o ruído nessas propriedades de contraste.

- Na área de farmacologia, a substituição do hidrogênio pelo deutério é utilizada devido ao efeito cinético isotópico que é gerado e permite que esses medicamentos tenham meia-vida mais longa.

Referências

  1. Britannica, E. (s.f.). Deutério. Recuperado da britannica.com
  2. Wikipedia. (s.f.). Deutério. Obtido em en.wikipedia.org
  3. Chang, R. (2007). Química, nona edição. México: McGraw-Hill.
  4. Hiperfísica. (s.f.). Abundância de deutério. Recuperado de hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  5. ThoughtCo. (s.f.). Fatos sobre o deutério. Obtido em Thoughtco.com