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氘是什么_关于氘的详解

作者:小编 日期:2020-09-18 09:06:14 点击数:

元素氢的一种稳定同位素,俗称重氢,符号娝H,简写为2H。氘的专用符号为D。氘核的符号为d。

氘的发现

自 1919年F.W.阿斯顿用质谱仪(见质谱法)发现大多数元素有同位素后,人们试图发现氢的重同位素,并用来解释氢的原子量1.00777小数上的增值。1919年, O.斯特恩和 M.福尔默尔企图用扩散法分离氢同位素,未得到预期的结果。1927年阿斯顿以16O的原子量为16.00000作基准测得氢的原子量为1.00778,与化学法测得的氢原子量 1.00777相符而认为氢是单一同位素的元素。1929年发现天然氧是由三种同位素组成的,从而出现了原子量化学标度和物理标度的差异。质谱法测定的氢原子量换算成化学标度后变成1.00756,比化学测定值小0.00021。1931年R.T.伯奇和D.H.门泽尔根据此差值指出,应有质量数为2的氢同位素存在,并估计出2H:1H=1:4500。

1931年底H.C.尤里、F.G.布里克韦德和G.M.默菲将4升液氢在三相点温度(14K)缓慢蒸发到只剩 1毫升残液,然后用光栅光谱分析,结果在巴耳末线中发现质量数为2的氢同位素的谱线,从而发现了重氢。尤里因此获得1934年诺贝尔化学奖。

氘的性质

氕和氘的质量比为1:2,是所有稳定同位素中质量相差最大的一对同位素,因此表现在物理性质上的差异也最大(见表)

 氘是什么_关于氘的详解(图1)

氘具有较低的零点能和较小的碰撞频率,导致其化学反应性比氢低。氘的核自旋量子数为1,所以D2分子存在正仲分子。氘可以生成各种含氘化合物,最重要的氘化合物是重水。

氘的存在

天然氢中含有质量数为1的氕(H)99.985%,质量数为2的氘(D)约0.015%,还含有痕量的质量数为3的氢的放射性同位素氚(T)约5×10_19%。氕和氘可以结合成三种分子:轻氢H2、半重氢HD和重氢D2。

由于H2+D2

2HD平衡的存在,且平衡常数约等于4,在天然氢中主要存在H2和HD分子。

氘如何分离

液氢精馏是现代分离氘的有效方法之一。但在低温蒸馏时首先浓集的是HD,必须经催化剂转化为D2、HD、H2的平衡混合物后才能继续精馏浓集。(见同位素分离)。

氘的科学应用

氘主要以重水的形式被使用。在涉及氢的化学反应和生物化学反应研究工作中,氘广泛用作示踪原子。它常用作离子源;用经加速器加速的氘核轰击其他原子核,可进行核反应的研究。氘还是重要的核燃料。


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