Hoje vamos falar sobre um isótopo que é usado para produzir energia nuclear. É sobre deutério. É uma das espécies de isótopos de hidrogênio e é representado pelo símbolo D ou 2H. Recebeu o nome comum de hidrogênio pesado porque sua massa é o dobro da do próton. Um isótopo nada mais é do que uma espécie que vem do mesmo elemento químico, mas tem um número de massa diferente. O deutério é usado para uma variedade de propósitos, incluindo estudos sobre exoplanetas e na compreensão de sulfato de hidrogênio.
Por este motivo, vamos dedicar este artigo para apresentar todas as características, estrutura, propriedades e usos do deutério.
Características principais
A distinção entre deutério e hidrogênio se deve à diferença no número de nêutrons que possui. Por isso, o deutério é considerado um isótopo estável e pode ser encontrado em compostos formados por hidrogênio de origem totalmente natural. Deve-se ter em mente que, embora sejam de origem natural, ocorrem em pequena proporção. Dadas as propriedades que tem tão semelhantes ao hidrogênio comum, pode substituí-lo em sua totalidade nas reações das quais participa. Desta forma, ele pode ser convertido em substâncias equivalentes.
Por esta e outras razões, o deutério tem uma ampla gama de aplicações em diversas áreas da ciência. Ao longo dos anos, tornou-se um dos elementos mais importantes para pesquisas e avanços em tecnologia e informação. Em relação a isso, fenômenos como os que têm sido estudados a atmosfera de Vênus para entender melhor o impacto dos diferentes isótopos. Além disso, seu estudo está relacionado com a atmosfera lunar e suas características.
A estrutura principal desse isótopo é composta por um núcleo que possui um próton e um nêutron. Tem um peso atômico de aproximadamente 2,014 gramas. Este isótopo foi descoberto graças a Harold C. Urey, um químico dos Estados Unidos, e seus colaboradores Ferdinand Brickwedde e George Murphy, em 1931. A preparação para encontrar o deutério em seu estado puro foi realizada com sucesso pela primeira vez em 1933. Já na década de 50, começou a ser utilizada uma fase sólida que demonstrava grande estabilidade, conhecida como deutereto de lítio. Essa substância pode substituir o deutério e o trítio em um grande número de reações químicas.
Avanços na ciência ocorrem quando é descoberta uma substância que pode facilitar reações químicas para a geração de produtos. Nesse sentido, a abundância desse isótopo tem sido estudada para observar certas coisas. Foi descoberto que a proporção de deutério na água varia ligeiramente dependendo da área onde a amostra é coletada. Existem alguns estudos de espectroscopia que determinaram a existência deste isótopo em outros planetas da nossa galáxia. Isto pode ser de grande importância para o estudo da composição de outros corpos celestes, como foi feito com Atmosfera de Júpiter e compará-lo com outros fenômenos astronômicos.
Estrutura e origem do deutério
Vamos aprender alguns fatos sobre o deutério. Como mencionamos antes, a principal diferença entre os isótopos de hidrogênio está em sua estrutura. Hidrogênio, deutério e trítio têm diferentes quantidades de prótons e nêutrons, portanto, têm propriedades químicas diferentes. Também deve ser notado que o deutério presente dentro de outros corpos estelares é eliminado mais rapidamente do que é gerado. Esta é uma das razões pelas quais é tão difícil estudar a presença de deutério em corpos estelares.
Outros fenômenos da natureza são considerados como formando uma pequena quantidade de deutério, então sua produção continua a gerar um interesse considerável hoje. Da porcentagem que mencionamos antes sobre a presença de deutério na natureza, não chega a 0.02%. Uma série de investigações científicas revelou que a grande maioria dos átomos que se formaram a partir do deutério se originou naturalmente na explosão que deu origem à origem do universo conhecido como Grande explosão. Estas são uma das principais razões pelas quais se pensa que o deutério está presente em grandes planetas como Júpiter, que também tem sido objecto de estudo no contexto de sondas como a Viajante.
A maneira mais comum de obter esse isótopo naturalmente é quando ele é combinado com hidrogênio. Quando isso acontece, ele será combinado na forma de prótio. Os cientistas estão interessados em conhecer a relação que se estabelece entre a proporção de deutério e hidrogênio em diferentes campos da ciência. É amplamente estudado em ramos da ciência como astronomia e climatologia. Nestes ramos tem algumas utilidades práticas para conhecer e compreender o universo e a nossa atmosfera, além de contribuir para o estudo da efeito da radiação.
Propriedades de deutério
Vamos saber quais são as principais propriedades desse isótopo pertencente ao hidrogênio. A primeira coisa a fazer é saber o que é um isótopo desprovido de características radioativas. Isso significa que é bastante estável na natureza. Ele pode ser usado para substituir o hidrogênio em várias reações químicas. Por ter grande estabilidade naturalmente, exibe um comportamento diferente do hidrogênio comum. Isso acontece em todas as reações de natureza bioquímica. É necessário saber antes de substituir, que embora possa ser alcançado trocando hidrogênio por deutério em reações químicas, é necessário saber que eles terão um comportamento diferente.
Quando os dois átomos de hidrogênio na água são substituídos, um composto conhecido como água pesada pode ser obtido. Hidrogênio que está presente no oceano e está na forma de deutério tem apenas uma proporção de 0,016% em relação ao protium. No universo, esse isótopo tem a tendência de se fundir mais rapidamente para formar hélio. Se combinarmos deutério com oxigênio atômico, veremos que ele se torna uma espécie tóxica. Apesar disso, o deutério tem propriedades químicas muito semelhantes às do hidrogênio.
Outra propriedade deste isótopo é que quando átomos de deutério são submetidos ao processo de fusão nuclear em altas temperaturas, grandes quantidades de energia podem ser liberadas, o que torna o deutério um elemento essencial na pesquisa sobre o fusão nuclear. É o êxodo que você estudou para poder implementar a fusão nuclear em nosso planeta. Algumas propriedades físicas como ponto de ebulição, calor de vaporização, ponto triplo e densidade possuem magnitudes maiores que as do hidrogênio.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o deutério e suas características.