دوتریوم در مقابل هیدروژن
اتم های یک عنصر می توانند متفاوت باشند. این اتم های مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می نامند. آنها با داشتن تعداد متفاوت نوترون با یکدیگر متفاوت هستند. از آنجایی که عدد نوترون متفاوت است، عدد جرمی آنها نیز متفاوت است. عناصر ممکن است چندین ایزوتوپ داشته باشند. ماهیت هر ایزوتوپ به ماهیت یک عنصر کمک می کند. دوتریوم یک ایزوتوپ هیدروژن است و مقاله زیر تفاوت های آنها را شرح می دهد.
هیدروژن
هیدروژن اولین و کوچکترین عنصر در جدول تناوبی است که با H نشان داده می شود. دارای یک الکترون و یک پروتون است.در جدول تناوبی به دلیل پیکربندی الکترونی آن در گروه 1 و دوره 1 طبقه بندی می شود: 1s1 هیدروژن می تواند الکترون را بگیرد تا یک یون با بار منفی تشکیل دهد، یا به راحتی می تواند الکترون را اهدا کند. برای تولید یک پروتون با بار مثبت یا به اشتراک گذاشتن الکترون برای ایجاد پیوندهای کووالانسی. به دلیل این توانایی، هیدروژن در تعداد زیادی مولکول وجود دارد و عنصری بسیار فراوان در زمین است. هیدروژن دارای سه ایزوتوپ به نام‌های پروتیوم-1H (بدون نوترون)، دوتریوم-2H (یک نوترون) و تریتیوم- 3H (دو نوترون). پروتیوم فراوان ترین در میان سه است که حدود 99 درصد فراوانی نسبی دارد. هیدروژن به عنوان یک مولکول دو اتمی (H2) در فاز گاز وجود دارد و گازی بی رنگ و بی بو است. علاوه بر این، هیدروژن یک گاز بسیار قابل اشتعال است و با شعله آبی کم رنگ می سوزد. هیدروژن، در دمای معمولی اتاق، خیلی واکنش پذیر نیست. با این حال، در دمای بالا، می تواند به سرعت واکنش نشان دهد. H2 در حالت اکسیداسیون صفر است. بنابراین، می تواند به عنوان یک عامل کاهنده، اکسیدها یا کلریدهای فلزی را کاهش دهد و فلزات را آزاد کند.هیدروژن در صنایع شیمیایی مانند تولید آمونیاک در فرآیند هابر کاربرد دارد. هیدروژن مایع به عنوان سوخت در موشک ها و وسایل نقلیه استفاده می شود.
دوتریوم
دوتریوم یکی از ایزوتوپ های هیدروژن است. این یک ایزوتوپ پایدار با 0.015٪ فراوانی طبیعی است. در هسته دوتریوم یک پروتون و یک نوترون وجود دارد. بنابراین عدد جرمی آن دو و عدد اتمی آن یک است. این به عنوان هیدروژن سنگین نیز شناخته می شود. دوتریوم به صورت 2H نشان داده می شود. اما معمولاً با D نشان داده می شود. دوتریوم می تواند به عنوان یک مولکول گازی دو اتمی با فرمول شیمیایی D2 وجود داشته باشد، اما به دلیل فراوانی کمتر، احتمال به هم پیوستن دو اتم D در طبیعت کم است. از دوتریوم بنابراین، بیشتر دوتریوم به اتم 1H متصل می شود و گازی به نام HD (دوترید هیدروژن) می سازد. دو اتم دوتریوم می توانند با اکسیژن متصل شوند تا آنالوگ آب D2O را تشکیل دهند که به آب سنگین نیز معروف است. مولکول های دارای دوتریوم خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی نسبت به آنالوگ هیدروژنی خود نشان می دهند.به عنوان مثال، دوتریوم می تواند اثر ایزوتوپ جنبشی را نشان دهد. ترکیبات دوتره شده تفاوت‌های مشخصی را در NMR، IR و طیف‌سنجی جرمی نشان می‌دهند، بنابراین، می‌توان با استفاده از آن روش‌ها شناسایی کرد. دوتریوم دارای اسپین یک است. بنابراین در NMR، جفت شدن دوتریوم یک سه گانه می دهد. فرکانس IR متفاوتی نسبت به هیدروژن در طیف سنجی IR جذب می کند. به دلیل اختلاف جرم زیاد، در طیف‌سنجی جرمی، دوتریوم را می‌توان از هیدروژن تشخیص داد.
تفاوت بین هیدروژن و دوتریوم چیست؟
• دوتریوم ایزوتوپ هیدروژن است.
• در مقایسه با سایر ایزوتوپ های هیدروژن، دوتریوم دارای عدد جرمی دو است (یک نوترون و یک پروتون در هسته).
• وزن اتمی هیدروژن 1.007947 است، در حالی که جرم دوتریوم 2.014102 است.
• وقتی دوتریوم به جای هیدروژن در مولکول ها گنجانده می شود، خواص خاصی مانند انرژی پیوند و طول پیوند متفاوت است.
