Rozdíl mezi deuteriem a vodíkem

Deuterium vs. vodík

Atomy stejného prvku se mohou lišit. Tyto různé atomy stejného prvku se nazývají izotopy. Liší se od sebe tím, že mají různé počty neutronů. Protože neutronové číslo je odlišné, liší se také jejich hmotnostní číslo. Prvky mohou mít několik izotopů. Povaha každého izotopu přispívá k povaze prvku. Deuterium je izotop vodíku a následující článek popisuje jejich rozdíly.

Vodík

Vodík je první a nejmenší prvek v periodické tabulce, který je označen jako H. Má jeden elektron a jeden proton. Je zařazen do skupiny 1 a období 1 v periodické tabulce, protože má elektronovou konfiguraci: 1 s¹. Vodík může přijmout elektron za vzniku záporně nabitého iontu, nebo může snadno darovat elektron, aby vytvořil kladně nabitý proton, nebo sdílí elektron za vzniku kovalentních vazeb. Díky této schopnosti je vodík přítomen ve velkém počtu molekul a je to velmi hojný prvek na Zemi. Vodík má tři izotopy pojmenované jako protium-¹H (bez neutronů), deuterium-²H (jeden neutron) a tritium- ³H (dva neutrony). Protium je nejhojnější ze tří s relativní hojností asi 99%. Vodík existuje jako diatomická molekula (H₂) v plynné fázi a jedná se o bezbarvý plyn bez zápachu. Kromě toho je vodík extrémně hořlavým plynem a hoří bledě modrým plamenem. Vodík při normální pokojové teplotě není příliš reaktivní. Při vysokých teplotách však může reagovat rychle. H₂ je ve stavu nulové oxidace; proto může působit jako redukční činidlo, k redukci oxidů nebo chloridů kovů a uvolňování kovů. Vodík se používá v chemickém průmyslu, například při výrobě amoniaku v Haberově procesu. Kapalný vodík se používá jako palivo v raketách a vozidlech.

Deuterium

Deuterium je jedním z izotopů vodíku. Je to stabilní izotop s přirozenou hojností 0,015%. V jádru deuteria je proton a neutron. Proto je jejich hmotnostní číslo dvě a atomové číslo jedna. Toto je také známé jako těžký vodík. Deuterium je zobrazeno jako ²H. Nejčastěji se však jedná o D. Deuterium může existovat jako diatomická plynná molekula s chemickým vzorcem D₂. Možnost spojení dvou atomů D v přírodě je však nízká kvůli nižšímu množství deuteria. Proto je většinou deuterium vázáno na a ¹H atom vytváří plyn zvaný HD (vodík deuterid). Dva atomy deuteria se mohou vázat kyslíkem za vzniku analogu vody D₂O, který je také známý jako těžká voda. Molekuly s deuteriem vykazují odlišné chemické a fyzikální vlastnosti než jejich vodíkový analog. Například deuterium může vykazovat kinetický izotopový efekt. Deuterované sloučeniny vykazují charakteristické rozdíly v NMR, IR a hmotnostní spektroskopii, a proto lze pomocí těchto metod identifikovat. Deuterium má jednu rotaci. Takže v NMR, deuteriové spojení poskytuje triplet. V IR spektroskopii absorbuje jinou IR frekvenci než vodík. Kvůli velkému rozdílu hmotnosti, v hmotnostní spektroskopii, deuterium může být rozlišeno od vodíku.