수소의 동위 원소 중 하나를 중수소라고합니다. 단일 수소 분자에는 하나의 양성자, 하나의 전자 및 중성자가 없습니다. 양성자, 전자 및 중성자는 원자를 구성하는 구성 입자입니다. 수소-자궁물 가스는 우주에서 가장 흔한 요소입니다. 중성자를 함유하지 않는 수소의 형태 인 Protium은 바다에서 자연적으로 발생하는 수소의 99.9 %를 차지합니다. 대조적으로, 중수소의 존재는 그것의 0.02 %를 차지합니다.
중수소 의미
초기에, 자연적으로 발생하는 수소-자궁물의 비율은 이온 형태로 결정되었다. 그러나 나중에 지구 대기의 스펙트럼에 따라 다시 한 번 측정되었을 때 질량 분석기를 사용하여 화학 구조를 분해했습니다. 그것은 수소 가스의 안정적인 동위 원소이며 단일 양성자와 단일 중성자로 구성됩니다. 수소가 이름을 가진 3 개의 동위 원소를 가지고 있다는 사실은 다른 모든 요소와 차별화됩니다. 수소가 존재할 수있는 형태 중 하나를 중수소라고합니다. 메이크업에 하나의 양성자와 하나의 중성자가 있습니다. 수소의 가장 풍부한 동위 원소 인 Protium은 원자 구조에 단 하나의 양성자와 중성자가 없습니다. 중성자가 포함되어 있기 때문에 중수소는 양성자보다 훨씬 더 무겁거나 무게입니다.
중수소는 종종 중대한 수소라고합니다. 각 삼중 수소 원자는 하나의 양성자와 두 개의 중성자로 구성되기 때문에 종종 무거운 수소라고합니다. 삼중 수소는 수소의 세 번째이자 최종 동위 원소의 이름입니다.
역사
핵을 구성하는 두 가지 구성 입자에 대해,“중수소”라는 용어는 그리스어 단어“끔찍한”에서 유래하며, 이는“두 번째”를 의미합니다. 1931 년 해롤드 우레이 (Harold Urey)는 중수소의 이름으로 이어진 발견을했다. Urey는 1934 년에 1932 년 중성자의 발견으로 가능해 졌던 1934 년“무거운 수소를 발견 한”노벨상을 수상했습니다. 이로 인해 중성의 핵 구조를 이해할 수있었습니다. 중수소가 발견 된 직후, Urey와 다른 사람들은 소위 "무거운 물"의 샘플을 생성했으며, 여기서 존재하는 중수소의 양이 크게 증폭되었습니다.
양자 물리학에 따르면, 원자의 전자 에너지 수준은 전자와 핵으로 구성된 시스템의 감소 된 질량에 의존합니다. 수소-자궁물 원자의 경우, 감소 된 질량의 역할은 원자의 BOHR 모델에서 가장 간단한 형태로 볼 수있다. 감소 된 질량은이 모델에서 Rydberg 상수와 Rydberg 방정식의 간단한 계산에서 볼 수 있습니다. 그러나 감소 된 질량은 Schrodinger와 Dirac 방정식에서도 볼 수 있으며, 이는 원자 에너지 수준을 계산하는 데 사용됩니다.
중수소 사용
- 자기 공명 분광법에서 낮은 중수소 물은 필요한 성분입니다.
- 원자로 내에서 중재자의 역할을 수행합니다.
- 그것을 사용하면 인체가 에너지를 위해 연료를 태우는 속도를 확인하는 한 가지 방법입니다.
- 주요 트레이서 요소로서 식물 수명의 광합성 과정을 모니터링하는 데 사용됩니다.
- 핵 자기 공명 분광법에서 중수소를 사용하여 자기장의 무결성을 유지하는 것은 가능합니다.
- 그것은 다양한 다른 화합물의 동위 원소를 결정하는 과정에서 역할을합니다.
- 무거운 물 형태로 적외선 분광 분야에서 사용됩니다.
- tritium은 핵 융합 공정의 필수 구성 요소이며, 이는 여러 형태로 발견 될 수 있습니다. 중수소는 그것에 대한 제어를 유지하는 데 사용됩니다.
중수소 특성
- 중수소와 삼중 수소는 모두 일반 수소 (양성자)에 의해 형성된 것보다 훨씬 안정적인 화학적 결합을 형성 할 수 있습니다.
- 정상 수소는 트리플 포인트, 끓는점, 기화 지점, 융합 열 및 중수소보다 낮은 기화 열이 훨씬 더 넓습니다.
- 중수소 가스에는 식별 가능한 색조가 없습니다. 이온화되면 독특하게 분홍색 빛을 발산합니다.
- 더 강한 결합으로 인해 헤비 워터의 밀도는 기존의 물 (1.624 g/cm3)보다 약 10.6 배입니다. 일반적인 물은 무거운 물 얼음이 가라 앉히는 반면, 무거운 물 자체는 일반 물 얼음이 떠 다니게됩니다.
- 또한 심한 물은 일반 물에 비해 점도가 높습니다. (300k에서 12.6 μpa · s).
- 부호 d는 중수소를 나타내는 데 사용될 수 있습니다.
- Protium은 중수소보다 훨씬 더 많은 양으로 발견됩니다. 자연 수소의 비율은 0.0156 %입니다.
- 중수소 핵은 신도 또는 디 우턴이라고 불린다.
- 중수소는 홀수의 중성자와 홀수의 양성자를 함유하는 5 개의 안정적인 동위 원소 중 하나입니다. 다른 4 개는 수소, 헬륨, 네온 및 산소입니다. 대부분의 경우, 이중 공동 원자가 불안정하고 베타 프로세스를 통해 부패한 경험이 부패합니다.
- 정체 시스템 외부의 행성과 다른 별 내부의 평방에서 중수소가 발견 될 수 있다는 증거가 있습니다. 태양계 가스 거인의 중수소 농도는 서로 비슷합니다.
- 자연 발생 중수소의 양은 그 출처에 따라 크게 다릅니다.
- 중수소 (예 :양성자)는 엄청난 압력으로 액체 금속이됩니다.
- antiproton과 항 inutron으로 구성된 Antideuteron은 입자 물리학의 표준 모델에서 듀 테론에 해당하는 반물질 입자입니다. 반물질 중수소 (Antimater Deputerium)는 항산공으로 불리며 항산공 외에 포트 론으로 구성됩니다.
- 다른 방법으로 말하면 중수소는 방사성 특성이 없습니다.
- 바다에서, 중수소의 자연 농도는 백만 분당 약 156.25 부분이며, 이는 6,400 개의 수소 원자마다 하나의 원자와 동일합니다.
- 다른 방법으로 바다의 수소의 99.98 %가 양성자입니다. 대조적으로, 0.0156 %만이 중수소 (또는 질량으로 0.0312 %)입니다.
- 다양한 수원에 걸쳐 자연의 중수소에 약간의 차이가 있지만 눈에 띄는 차이가 있습니다.
- Harold Urey는 1931 년에 중수소를 발견 한 사람이었습니다. 그는 새로 발견 된 수소 유형을 사용하여 여러 개의 무거운 물 샘플을 만들었습니다. 1934 년 Urey는 노벨 화학 상을 수상했습니다.
- 생물학적 과정에서 중수소는 규칙적인 수소와는 다른 방식으로 작용합니다. 예를 들어, 약간의 무거운 물이나 낮은 중수소 물을 마시는 것은 당신을 죽이지 않지만 상당한 양의 소비는 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.
산화 중수소 유형
때로는 무거운 물로 알려진 중수소의 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
1. 저 중수소 수
HDO는 이런 종류의 무거운 물의 화학적 주석에 대한 약어입니다. 그것은 하나의 양성자, 하나의 중수소 원자 및 하나의 산소 원자를 포함합니다. 물의 동적 평형은 서로 독립적 인 방식으로 동일한 양의 양성자와 중수소가 포함되어 있다는 사실에서 비롯됩니다.
2. 무거운 산소 물
또한 밀도가 높은 물이라고 할 수 있습니다. 이것은 17o 및 18o와 같은 몇 가지 물 동위 원소가 있기 때문입니다. 방사선 추적자 및 방사성 제약은이 물질에 대한 전형적인 응용 분야입니다.
3. 삼중 물
상징 3H로 표시되는 삼중 수소는 양성자가 아닌 물에서 발견됩니다.
결론
중수소 및 삼중습으로 알려진 수소의 동위 원소에 의해 형성된 화학적 결합은 양성자에 의해 형성된 것보다 훨씬 강하다. 중수소에서 탄소를 추출하는 것이 더 어렵다는 사실은 약리학 분야와 관련이 있습니다. 무거운 물은 일반 물에 비해 점도가 더 큽니다. 그것은 일반 물의 10.6 배인 밀도를 가지고 있습니다. 태양계의 가장 먼 도달 범위에있는 행성의 중수소 함량은 비슷합니다. 오늘날 존재하는 중수소의 대부분은 빅뱅 중 핵 합성 과정에서 만들어 졌다는 것이 일반적으로 받아 들여진다. 태양과 다른 별에는 자수륨의 흔적이 있습니다. 별은 양성자-프로 톤 공정이 그것을 만들 수있는 속도보다 큰 속도로 중수소를 사용합니다.
자주 묻는 질문
1. 무거운 물을 마실 수 있습니까?
헤비 워터는 항상 인간의 건강에 해를 끼치는 것과 연결되어 있고 원자로 및 기타 방사성 요소와 같은 환경에 위험합니다. 반면에, 무거운 물이 방사성이 아니기 때문에 방사능과 독성은 순수한 물에서 문제가되지 않습니다. 인간은 순수한 무거운 물을 소비 할 수 있지만 제한된 양으로 만 소비 할 수 있습니다. 이 물의 상당한 양이 장기간에 취해 졌다고 가정 해 봅시다. 이 경우 인체에 해를 끼칠 가능성이 있습니다. 상당한 양의 무거운 물 섭취는 중독으로 이어질 수 있으며, 이는 현기증과 혈압 감소와 같은 증상으로 나타날 수 있습니다.
2. 양성자는 수소의 동위 원소입니까?
가장 큰 풍부에서 발견되는 수소의 동위 원소를 양성자라고합니다. 우주의 모든 수소의 99.98 % 이상을 책임지고 있습니다. 핵에는 정확히 하나의 양성자가 포함되어 있기 때문에 Protium은 그 이름을 얻습니다. 양성자는 원자 규모의 질량이 1.00782504 (7) u입니다.
3. 중수소의 원자 질량은 무엇입니까?
중수소는 원자 질량이 2.014 amu를 갖는 것으로 판단되었습니다.
