ความแตกต่างระหว่างดิวเทอเรียมกับไฮโดรเจน

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ดิวเทอเรียมกับไฮโดรเจน

อะตอมของธาตุเดียวกันต่างกันได้ อะตอมที่แตกต่างกันเหล่านี้ของธาตุเดียวกันเรียกว่าไอโซโทป ต่างกันโดยมีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เนื่องจากจำนวนนิวตรอนต่างกัน จำนวนมวลของพวกมันจึงต่างกันด้วย ธาตุอาจมีไอโซโทปหลายชนิด ธรรมชาติของไอโซโทปแต่ละตัวมีส่วนทำให้เกิดธรรมชาติของธาตุ ดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปไฮโดรเจนและบทความต่อไปนี้จะอธิบายความแตกต่างของพวกมัน

ไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบแรกและเล็กที่สุดในตารางธาตุซึ่งแสดงเป็น H มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวและโปรตอนหนึ่งตัวมันถูกจัดอยู่ในกลุ่มที่ 1 และคาบ 1 ในตารางธาตุเนื่องจากมีการกำหนดค่าอิเล็กตรอน: 1s¹ ไฮโดรเจนสามารถรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนที่มีประจุลบ หรือสามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดาย เพื่อผลิตโปรตอนที่มีประจุบวกหรือแบ่งอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ เนื่องจากความสามารถนี้ ไฮโดรเจนจึงมีอยู่ในโมเลกุลจำนวนมาก และเป็นธาตุที่มีอยู่อย่างมากมายในโลก ไฮโดรเจนมีไอโซโทป 3 ตัวที่ตั้งชื่อว่าโปรเทียม-¹H (ไม่มีนิวตรอน), ดิวเทอเรียม-²H (หนึ่งนิวตรอน) และไอโซโทป- ³H (สองนิวตรอน). Protium มีมากที่สุดในบรรดาสามที่มีความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ประมาณ 99% ไฮโดรเจนมีอยู่ในรูปของโมเลกุลไดอะตอมมิก (H₂) ในเฟสของแก๊ส และเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังเป็นก๊าซไวไฟสูงมาก และเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินอ่อน ไฮโดรเจนภายใต้อุณหภูมิห้องปกติจะไม่เกิดปฏิกิริยามากนัก อย่างไรก็ตาม ในอุณหภูมิสูง มันสามารถตอบสนองต่อได้อย่างรวดเร็ว H_{2 อยู่ในสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เพื่อลดออกไซด์ของโลหะหรือคลอไรด์และปล่อยโลหะไฮโดรเจนใช้ในอุตสาหกรรมเคมี เช่น การผลิตแอมโมเนียในกระบวนการผลิตฮาเบอร์ ไฮโดรเจนเหลวถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในจรวดและยานพาหนะ}

ดิวเทอเรียม

ดิวเทอเรียมเป็นหนึ่งในไอโซโทปของไฮโดรเจน เป็นไอโซโทปเสถียรที่มีความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ 0.015% มีโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสของดิวเทอเรียม ดังนั้นเลขมวลของมันคือ 2 และเลขอะตอมคือหนึ่ง นี้เรียกว่าไฮโดรเจนหนัก ดิวเทอเรียมแสดงเป็น ²H. แต่โดยปกติจะแสดงด้วย D. ดิวเทอเรียมสามารถดำรงอยู่เป็นโมเลกุลของก๊าซไดอะตอมมิกที่มีสูตรทางเคมี D₂ อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ที่จะรวมอะตอม D สองอะตอมในธรรมชาตินั้นต่ำเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ที่ต่ำกว่า ของดิวเทอเรียม ดังนั้น ดิวเทอเรียมส่วนใหญ่จึงถูกผูกมัดกับอะตอม ¹H ทำให้เกิดก๊าซที่เรียกว่า HD (ไฮโดรเจน ดิวเทอไรด์) อะตอมของดิวเทอเรียมสองอะตอมสามารถจับกับออกซิเจนเพื่อสร้างแอนะล็อกของน้ำ D_{2O ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าน้ำหนัก โมเลกุลที่มีดิวเทอเรียมแสดงคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพที่แตกต่างจากไฮโดรเจนแอนะล็อกของพวกมันตัวอย่างเช่น ดิวเทอเรียมสามารถแสดงผลไอโซโทปจลนศาสตร์ สารประกอบดิวเทอเรตแสดงความแตกต่างของลักษณะเฉพาะใน NMR, IR และแมสสเปกโทรสโกปี จึงสามารถระบุได้โดยใช้วิธีการเหล่านั้น ดิวเทอเรียมมีสปินหนึ่งอัน ดังนั้นใน NMR การมีเพศสัมพันธ์ด้วยดิวเทอเรียมจะให้ทริปเปิ้ล มันดูดซับความถี่ IR ที่แตกต่างจากไฮโดรเจนในอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี เนื่องจากมวลที่ต่างกันมาก ในแมสสเปกโทรสโกปี ดิวเทอเรียมจึงสามารถแยกความแตกต่างจากไฮโดรเจนได้}

ไฮโดรเจนกับดิวเทอเรียมต่างกันอย่างไร

• ดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน

• เมื่อเปรียบเทียบกับไอโซโทปไฮโดรเจนอื่นๆ ดิวเทอเรียมมีเลขมวลเป็น 2 (หนึ่งนิวตรอนและหนึ่งโปรตอนในนิวเคลียส)

• น้ำหนักอะตอมของไฮโดรเจนเท่ากับ 1.007947 ในขณะที่มวลของดิวเทอเรียมเท่ากับ 2.014102

• เมื่อรวมดิวเทอเรียมไว้ในโมเลกุลแทนที่จะเป็นไฮโดรเจน คุณสมบัติบางอย่าง เช่น พลังงานพันธะและความยาวของพันธะต่างกัน