Deuterio
Deuterio (o hidrógeno-2 , símbolo2
H
o deuterio , también conocido como hidrógeno pesado ) es uno de los dos isótopos estables de hidrógeno (el otro es protio , o hidrógeno-1). El núcleo de un átomo de deuterio , llamado deuterón , contiene un protón y un neutrón , mientras que el protio mucho más común no tiene neutrones en el núcleo. El deuterio tiene una abundancia natural en los océanos de la Tierra de aproximadamente un átomo en6420 de hidrógeno. Así, el deuterio representa aproximadamente el 0,0156 % (0,0312 % en masa) de todo el hidrógeno natural de los océanos, mientras que el protio representa más del 99,98 %. La abundancia de deuterio cambia ligeramente de un tipo de agua natural a otro (ver Agua oceánica media estándar de Viena ).
El nombre deuterio se deriva del griego deuteros , que significa "segundo", para denotar las dos partículas que componen el núcleo. [3] El deuterio fue descubierto y nombrado en 1931 por Harold Urey . Cuando se descubrió el neutrón en 1932, se hizo obvia la estructura nuclear del deuterio, y Urey ganó el Premio Nobel en 1934 "por su descubrimiento del hidrógeno pesado". Poco después del descubrimiento del deuterio, Urey y otros produjeron muestras de " agua pesada " en las que el contenido de deuterio estaba muy concentrado.
El deuterio se destruye en el interior de las estrellas más rápido de lo que se produce. Se cree que otros procesos naturales producen solo una cantidad insignificante de deuterio. Casi todo el deuterio que se encuentra en la naturaleza se produjo en el Big Bang hace 13.800 millones de años, ya que la proporción básica o primordial de hidrógeno-1 a deuterio (alrededor de 26 átomos de deuterio por millón de átomos de hidrógeno) tiene su origen en ese momento. Esta es la proporción que se encuentra en los planetas gigantes gaseosos, como Júpiter. El análisis de la relación deuterio-protio en los cometas encontró resultados muy similares a la relación media en los océanos de la Tierra (156 átomos de deuterio por millón de átomos de hidrógeno). Esto refuerza las teorías de que gran parte del agua de los océanos de la Tierra es de origen cometario. [4] [5] La relación deuterio-protio del cometa67P/Churyumov-Gerasimenko , medido por la sonda espacial Rosetta , es aproximadamente tres veces mayor que el agua de la Tierra. Esta cifra es la más alta medida hasta ahora en un cometa. [6]
Por lo tanto, las proporciones deuterio-protio continúan siendo un tema activo de investigación tanto en astronomía como en climatología.
El deuterio se representa frecuentemente con el símbolo químico D. Dado que es un isótopo de hidrógeno con número de masa 2, también se representa con2
H
. IUPAC permite tanto D como2
H
, a pesar de que2
H
se prefiere. [7] Se usa un símbolo químico distinto por conveniencia debido al uso común del isótopo en varios procesos científicos. Además, su gran diferencia de masa con el protio ( 1 H) (el deuterio tiene una masa de2.014 102 u , en comparación con el peso atómico medio del hidrógeno de1.007 947 u , y la masa del protio de1.007 825 u ) confiere diferencias químicas no despreciables con compuestos que contienen protio, mientras que las proporciones de peso de isótopos dentro de otros elementos químicos son en gran medida insignificantes a este respecto.
En la mecánica cuántica, los niveles de energía de los electrones en los átomos dependen de la masa reducida del sistema de electrones y núcleos. Para el átomo de hidrógeno , el papel de la masa reducida se ve más simplemente en el modelo del átomo de Bohr , donde la masa reducida aparece en un cálculo simple de la constante de Rydberg y la ecuación de Rydberg, pero la masa reducida también aparece en la ecuación de Schrödinger . y la ecuación de Dirac para calcular los niveles de energía atómica.
