Просмотр кода страницы Дейтерий

{{Другие значения|Дейтерий (значения)}}
{{Нуклид
| цвет_фона = #F99
| цвет_текста = 
| изображение = Deuterium.svg
| подпись_изображения = 
| альтернативные_названия = тяжёлый водород, D
| массовое_число = 2
| символ = H
| число_нейтронов = 1
| число_протонов = 1
| атомная_масса = 2,0141017778(4)<ref name="AME2003">{{Справочник:AME2003}}</ref>
| избыток_массы = 13&nbsp;135,7216(3)<ref name="AME2003"/>
| уд_энергия_связи = 1&nbsp;112,283(0)<ref name="AME2003"/>
| изотопная_распространённость = 0,0115(70)&nbsp;%<ref name="Nubase2003">{{Справочник:Nubase2003}}</ref>
| период_полураспада = стабильный<ref name="Nubase2003"/>
| продукты_распада =
| родительские_изотопы =
| спин_чётность = 1<sup>+</sup><ref name="Nubase2003"/>
| канал_распада1 =
| энергия_распада1 =
| канал_распада2 =
| энергия_распада2 =
| канал_распада3 =
| энергия_распада3 =
| канал_распада4 =
| энергия_распада4 =
}}
'''Дейте́рий''' ({{lang-la|deuterium}}, от {{lang-grc|δεύτερος}} «второй»), '''тяжёлый водород''', обозначается символами '''D''' и '''<sup>2</sup>H''' — стабильный [[изотопы водорода|изотоп водорода]] с [[Атомная масса|атомной массой]], равной 2. Ядро ([[дейтрон]]) состоит из одного [[протон]]а и одного [[нейтрон]]а.

Открыт в 1932 году американским физико-химиком [[Юри, Гарольд Клейтон|Гарольдом Юри]]. Природное содержание — 0,0115 ± 0,0070<ref name="Nubase2003"/> %.

== Изотопные модификации соединений водорода ==
{{Смотри также|Молекула водорода|Тяжёлая вода|Фторид дейтерия}}
Соединения изотопов водорода практически не различаются по химическим свойствам, но обладают довольно различными физическими свойствами (температура плавления, кипения, вес){{sfn|Кузьменко|2007|с=298}}. Молекула D<sub>2</sub>, состоит из двух атомов дейтерия. Вещество имеет следующие физические свойства:
* Температура плавления −254,5 [[Градус Цельсия|°C]] (19,15 [[Кельвин|K]]).
* Температура кипения −249,5&nbsp;°C (23,57K).
* Межъядерное расстояние 0,07416 нм<ref name="ФизЭн">{{Книга:Физическая энциклопедия|4|автор=Бердоносов&nbsp;С.&nbsp;С.|статья=Дейтерий|ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0954.html}}</ref>.
* Энергия диссоциации (при 0K) 439,68 кДж/моль<ref name="ФизЭн"/>.

Содержание дейтерия в природном водороде — 0,011…0,016 ат.%<ref name="he">{{книга|часть=Дейтерий|заглавие = Химическая энциклопедия | ответственный = Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. | место = М. | издательство  = Советская энциклопедия |год = 1988 | том = 1 |страниц = 623| ссылка=}}</ref>{{уточнить страницу|29|09|2022}}. Так, в морской воде у берегов соотношение атомных концентраций [D]/[Н] составляет (1,55÷1,56)·10<sup>−4</sup> (один атом дейтерия на 6410÷6450 атомов протия), в околоповерхностных водах — (1,32÷1,51)·10<sup>−4</sup> (1:6600÷7600), в [[Природный газ|природном газе]] — (1,10÷1,34)·10<sup>−4</sup> (1:7500÷9100)<ref name="he"/>.

По своим химическим свойствам соединения дейтерия имеют определённые особенности. Так, например, углерод-дейтериевые связи оказываются более «прочными», чем углерод-протиевые, из-за чего химические реакции с участием атомов дейтерия идут в несколько раз медленнее. Этим, в частности, обусловлена токсичность [[Тяжёлая вода|тяжёлой воды]] (вода состава D<sub>2</sub>O называется ''тяжёлой водой'' из-за большой разницы в массе [[Протий|протия]] и дейтерия){{Нет АИ|20|12|2024}}.

== Получение ==
Мировое производство дейтерия — десятки тысяч тонн в год. Крупнейшими производителями тяжёлой воды в мире являются Индия, Китай и Иран<ref name="NKJ201808">{{статья |автор=Александр Семёнов |заглавие=Дейтерий и тритий: водород, да не тот |издание=[[Наука и жизнь]] |год=2018 |номер=8 |страницы=45—51 |язык=ru |ссылка=https://www.nkj.ru/archive/articles/34235/ |archivedate=2022-05-19 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20220519100314/https://www.nkj.ru/archive/articles/34235/ }}</ref>. В промышленности для получения тяжелой воды (обогащения воды дейтерием) в своей основе служат процессы [[ионный обмен|ионного обмена]], в особенности [[Girdler Sulfide process]], использующий [[изотопный обмен]] между водой и сероводородом или между водородом и [[аммиак]]ом. Также используется многоступенчатый [[электролиз]] воды, [[ректификация]] жидкого водорода.<ref name="ФизЭн"/> При электролизе 100 л воды выделяется 7,5 мл 60-процентного D<sub>2</sub>O{{sfn|Кузьменко|2007|с=299}}.

Содержание дейтерия в природной воде в 1,03 раза больше, чем в паре (это коэффициент разделения для данной смеси). Поэтому при неоднократном кипячении природной воды с постоянным добавлением новой к остатку кипячения в чайнике постепенно будет происходить накопление тяжелой воды. Однако очень медленное, поэтому даже при большом количестве повторений этого процесса содержание тяжелой воды не станет опасным для здоровья, вопреки предположению [[Похлёбкин, Вильям Васильевич|В. В. Похлёбкина]] в книге «Чай. Его типы, свойства, употребление», вышедшей в 1968 году<ref>{{статья|заглавие=Дейтерий — в чайнике?|издание=[[Химия и жизнь]]|номер=2|год=1969|страницы=24—25}}</ref>. Академик [[Петрянов-Соколов, Игорь Васильевич|Игорь Васильевич Петрянов-Соколов]] как-то подсчитал, сколько воды должно испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для получения {{nobr|1 литра}} воды, в которой концентрация дейтерия равна 0,15 %, то есть всего в {{nobr|10 раз}} превышает природную, в чайник надо долить в общей сложности 2,1{{e|30}} тонн воды, что в 300 млн раз превышает массу Земли<ref>{{Cite web|url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/DETERI_I_TYAZHELAYA_VODA.html?page=0,2|title=Тяжелая вода|author=Илья Леенсон|website=|date=|publisher=Энциклопедия Кругосвет|access-date=2019-07-31|archive-date=2019-07-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20190731125435/https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/DETERI_I_TYAZHELAYA_VODA.html?page=0,2|deadlink=no}}</ref>.

== История открытия и изучения ==
{{Противоречие|дата=2024-12-20}}
Дейтерий был открыт в 1932 году [[Юри, Гарольд Клейтон|Гарольдом Юри]] и его коллегами [[Спектральный анализ|спектральным методом]].

[[Резерфорд, Эрнест|Резерфорд]], недовольный предложенным открывателями названием «дейтон»<ref>М. Олифант. [http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/BIO/RUTH_100/RUTH100-04.HTM Дни Кембриджа] {{Wayback|url=http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/BIO/RUTH_100/RUTH100-04.HTM |date=20160305182902 }} // Rutherford. Recollections of the Cambridge days". Elsevier, Amsterdam, 1972.{{ref-ru}}</ref>, предложил вариант названия — «диплоген», а ядро, соответственно, — «диплон».

Учёные высказывали гипотезу о существовании стабильных изотопов лёгких элементов ещё в 1913 году при изучении неона. Существование этих изотопов было доказано в 1920 году методом масс-спектрометрии. Правда, в то время преобладала теория, согласно которой изотопы различались числом «внутриядерных электронов» различных атомов элемента (нейтрон был открыт позже — в 1932 году). Измерения относительной атомной массы водорода дали значение, близкое к 1 а. е. м., которое равно массе протона. Поэтому предполагалось, что водород не может содержать внутриядерный электрон, иначе он скомпенсирует заряд ядра. Таким образом, считалось, что у водорода нет тяжёлых изотопов.

Дейтерий впервые был открыт химиком Гарольдом Юри, работавшим в [[Колумбийский университет|Колумбийском университете]] в конце 1931 года. [[Брикведде, Фердинанд|Фердинанд Брикведде]], который помогал Юри, провёл дистилляцию пяти литров жидкого водорода, полученного в [[Криогеника|криогенном]] цикле. Брикведде работал в новой лаборатории низких температур, открытой в [[Национальное бюро стандартов и весов США|Национальном бюро стандартов и весов США]] (NIST). В результате объём жидкости составил 1 мл. Ранее такая же методика использовалась для наработки тяжелых изотопов неона. Техника испарения жидкого водорода позволила увеличить долю изотопа водорода с массой 2 до такой степени, чтобы его можно было надежно зарегистрировать методами спектроскопии<ref>{{статья |автор=Urey&nbsp;H., Brickwedde&nbsp;F., Murphy&nbsp;G. |заглавие=A Hydrogen Isotope of Mass 2 |ссылка=https://archive.org/details/sim_physical-review_1932-01-01_39_1/page/n166|язык=en |издание=Physical Review |год=1932 |том=39 |страницы=164—165 |doi=10.1103/PhysRev.39.164 |bibcode=1932PhRv…39..164U}}</ref>.

15 июня 1933 года Юри, Мерфи и Брикведде направили письмо редактору научного журнала «[[Journal of Chemical Physics|The Journal of Chemical Physics]]», в котором предложили названия для изотопов водорода — протий ({{lang-en|protium}}), дейтерий ({{lang-en|deuterium}}) и [[тритий]] ({{lang-en|tritium}}; в случае его открытия, поскольку на тот момент тритий ещё не был открыт), в письме они отмечали, что произвели первые два названия от [[греческий|греческих]] слов «protos» («первый») и «deuteros» («второй»)<ref>{{статья |заглавие=A Name and Symbol for H<sup>2*</sup> |ссылка=https://archive.org/details/sim_journal-of-chemical-physics_1933-07_1_7/page/512 |издание=[[Journal of Chemical Physics]] |том=1 |страницы=512—513 |doi=10.1063/1.1749325 |язык=en |автор=Urey H. C., Murphy G. M., Brickwedde F. G. |год=1933 |тип=journal}}</ref><ref>{{статья |заглавие=The deeds to deuterium |издание=[[Nature Chemistry]] |том=4 |страницы=236 |doi=10.1038/nchem.1273 |язык=en |автор=Dan O'Leary |год=2012 |тип=journal}}</ref>. В 1934 году Юри была присуждена [[Нобелевская премия по химии]] за открытие дейтерия.

== Применение ==
Наибольшие количества дейтерия применяются в атомной энергетике<ref name="NKJ201808" />. Он обладает лучшими свойствами замедления нейтронов. В смеси с [[Тритий|тритием]] или в соединении с [[Литий-6|литием-6]] (гидрид лития <sup>6</sup>LiD) применяют для термоядерной реакции в [[Водородная бомба|водородных бомбах]]. При взрыве происходят [[термоядерная реакция|реакции]]:

: <chem>D + D -> ^4He + \gamma,</chem>
: <chem>D + T -> n + ^4He</chem>'''.'''

Также применяется в качестве меченого стабильного индикатора в химических, биологических и других лабораторных исследованиях и технике<ref name="NKJ201808" />. Перспективным также представляется применение дейтерия (в смеси с [[Тритий|тритием]]) для получения высокотемпературной [[Плазма|плазмы]], необходимой для осуществления [[Управляемый термоядерный синтез|управляемого термоядерного синтеза]] (см. [[ITER|проект ITER]])<ref name="NKJ201808" />.

С некоторых пор дейтерий используется в медицине компаниями, разрабатывающими лекарства, которые с его помощью пытаются увеличить время [[метаболизм]]а лекарства, то есть замедлить его вывод из организма, это замедление в модифицированных дейтерием лекарствах наблюдается благодаря первичному дейтериевому изотопному эффекту — уменьшению скорости реакции разрыва углерод-дейтериевых связей по сравнению с углерод-[[протий|протиевыми]]<ref>{{книга |заглавие=Drug Repositioning: Bringing New Life to Shelved Assets and Existing Drugs |издательство=[[John Wiley & Sons]] |год=2012 |страницы=319 |ссылка=https://books.google.com/books?id=TqOBrx_xZgAC&pg=PA319 |язык=en |автор=Michael J. Barratt, Donald E. Frail}}</ref><ref>{{книга |заглавие=An Introduction to Drug Synthesis |год=2015 |издательство=[[Издательство Оксфордского университета|Oxford University Press]] |страницы=380 |ссылка=https://books.google.com/books?id=9i_RBQAAQBAJ&pg=PA380 |язык=en |автор=Graham L. Patrick}}</ref>.

Также дейтерий используется в нейтронных генераторах<ref name="NKJ201808"/>.

== Примечания ==
{{Примечания}}

== Литература ==
{{Навигация
| Викисловарь  = дейтерий
}}
* {{Книга|автор = Кузьменко&nbsp;Н.&nbsp;Е., Ерёмин&nbsp;В.&nbsp;В., Попков&nbsp;В.&nbsp;А.|заглавие =Начала химии|том=1|год =2007|место =М.|издательство =Изд-во Экзамен|страницы=299|ref =Кузьменко}}

{{внешние ссылки}}
{{Изотопы водорода}}
{{Ядерная технология}}

{{Перевести|en|Deuterium}}

[[Категория:Изотопы водорода]]
[[Категория:Термоядерное топливо]]
[[Категория:Соединения дейтерия| ]]