ड्यूटेरियम: संरचना, गुण और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

ड्यूटेरियम हाइड्रोजन प्रजातियों, जो डी या के रूप में प्रस्तुत किया जाता है के एक आइसोटोप है ² एच में इसके अलावा, यह भारी हाइड्रोजन का नाम दिया गया है क्योंकि इसकी बड़े पैमाने पर है कि प्रोटॉन के दो बार है। एक आइसोटोप एक ऐसी प्रजाति है जो एक ही रासायनिक तत्व से आती है, लेकिन जिनकी द्रव्यमान संख्या इससे भिन्न होती है।

यह भेद न्यूट्रॉन की संख्या में अंतर के कारण है। ड्यूटेरियम को एक स्थिर आइसोटोप माना जाता है और प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हाइड्रोजन यौगिकों में पाया जा सकता है, हालांकि काफी कम अनुपात (0.02% से कम) में।

इसके गुणों को देखते हुए, यह सामान्य हाइड्रोजन के समान है, यह सभी प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित कर सकता है, जिसमें यह बराबर पदार्थ बनता है।

इस और अन्य कारणों से, इस आइसोटोप के पास विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में बड़ी संख्या में अनुप्रयोग हैं, जो सबसे महत्वपूर्ण है।

संरचना

ड्यूटेरियम की संरचना मुख्य रूप से एक नाभिक द्वारा बनाई गई है जिसमें एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है, जिसका परमाणु भार या द्रव्यमान लगभग 2,014 ग्राम होता है।

इसी तरह, इस आइसोटोप की खोज वर्ष 1931 में संयुक्त राज्य अमेरिका के एक रसायनज्ञ हेरोल्ड सी। उरे और उनके सहयोगी फर्डिनेंड ब्रिकवेड और जॉर्ज मर्फी के रूप में की गई।

ऊपरी छवि में आप हाइड्रोजन आइसोटोप की संरचनाओं के बीच तुलना देख सकते हैं, जो कि प्रोटियम (इसके सबसे प्रचुर आइसोटोप), ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के रूप में मौजूद है, जो बाएं से दाएं व्यवस्थित है।

इसकी शुद्ध अवस्था में ड्यूटेरियम की तैयारी 1933 में पहली बार सफलतापूर्वक की गई थी, लेकिन 1950 के दशक के बाद से, ठोस चरण में एक पदार्थ का उपयोग किया गया है जिसने स्थिरता प्रदर्शित की है, जिसे लिथियम ड्यूटेराइड (LiD) कहा जाता है, बड़ी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ड्यूटेरियम और ट्रिटियम को बदलें।

इस अर्थ में, इस आइसोटोप की प्रचुरता का अध्ययन किया गया है और यह देखा गया है कि पानी में इसका अनुपात थोड़ा भिन्न हो सकता है, यह उस स्रोत पर निर्भर करता है जिससे नमूना लिया गया है।

इसके अलावा, स्पेक्ट्रोस्कोपी अध्ययन ने इस आकाशगंगा में अन्य ग्रहों पर इस आइसोटोप के अस्तित्व को निर्धारित किया है।

ड्यूटेरियम के बारे में कुछ तथ्य

जैसा कि ऊपर कहा गया है, हाइड्रोजन के समस्थानिकों के बीच मूलभूत अंतर (जो केवल अलग-अलग तरीकों से नामित किए गए हैं) उनकी संरचना में निहित है, क्योंकि एक प्रजाति में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या इसे अपने रासायनिक गुणों को देती है।

दूसरी ओर, तारकीय निकायों के अंदर मौजूद ड्यूटेरियम को उत्पन्न होने की तुलना में अधिक गति के साथ समाप्त किया जाता है।

इसके अलावा, यह माना जाता है कि प्रकृति की अन्य घटनाएं केवल इसकी एक छोटी मात्रा का निर्माण करती हैं, इसलिए इसका उत्पादन आज भी ब्याज उत्पन्न करता है।

इसी प्रकार, कई जांचों से पता चला है कि इस प्रजाति के अधिकांश परमाणु बिग बैंग में उत्पन्न हुए हैं; यही कारण है कि बृहस्पति जैसे बड़े ग्रहों में इसकी उपस्थिति देखी जाती है।

जैसा कि प्रकृति में इस प्रजाति को प्राप्त करने का सबसे आम तरीका है, जब इसे प्रोटियम के रूप में हाइड्रोजन के साथ संयोजन में पाया जाता है, विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में दोनों प्रजातियों के अनुपात के बीच स्थापित संबंध अभी भी वैज्ञानिक समुदाय की रुचि पैदा करता है।, जैसे कि खगोल विज्ञान या जलवायु विज्ञान।

गुण

- यह रेडियोधर्मी विशेषताओं से रहित एक आइसोटोप है; अर्थात्, यह प्रकृति में काफी स्थिर है।

- इसका उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन परमाणु को बदलने के लिए किया जा सकता है।

- यह प्रजाति जैव रासायनिक प्रकृति की प्रतिक्रियाओं में साधारण हाइड्रोजन से एक अलग व्यवहार प्रकट करती है।

- जब दो हाइड्रोजन परमाणुओं को पानी में बदल दिया जाता है, तो डी ₂ ओ प्राप्त होता है, जो भारी पानी के नाम को प्राप्त करता है।

- महासागर में मौजूद हाइड्रोजन जो कि ड्यूटेरियम के रूप में है, प्रोटियम के संबंध में 0.016% के अनुपात में मौजूद है।

- तारों में, इस आइसोटोप में हीलियम को जन्म देने के लिए जल्दी से विलय करने की प्रवृत्ति होती है।

- D ₂ O एक विषैली प्रजाति है, हालाँकि इसके रासायनिक गुण H _{2 के} समान हैं

- जब उच्च तापमान पर ड्यूटेरियम परमाणुओं को परमाणु संलयन प्रक्रिया के अधीन किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी होती है।

- भौतिक गुणों जैसे कि उबलते बिंदु, घनत्व, वाष्पीकरण की गर्मी, ट्रिपल बिंदु, दूसरों के बीच, हाइड्रोजन (एच ₂) अणुओं की तुलना में ड्यूटेरियम (डी ₂) अणुओं में उच्च परिमाण होते हैं ।

- सबसे सामान्य रूप जिसमें यह पाया जाता है वह हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है, जिससे हाइड्रोजन ड्यूटेराइड (एचडी) उत्पन्न होता है।

अनुप्रयोग

इसके गुणों के कारण, ड्यूटेरियम का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है जिसमें हाइड्रोजन शामिल होता है। इन उपयोगों में से कुछ नीचे वर्णित हैं:

- जैव रसायन के क्षेत्र में, इसका उपयोग समस्थानिक अंकन में किया जाता है, जिसमें एक विशिष्ट प्रणाली के माध्यम से इसके पारित होने के माध्यम से इसका पता लगाने के लिए चयनित आइसोटोप के साथ एक नमूना "अंकन" होता है।

- नाभिकीय रिएक्टरों में, जो संलयन प्रतिक्रियाओं को अंजाम देते हैं, इसका उपयोग उन गति को कम करने के लिए किया जाता है जिनके साथ न्यूट्रॉन इन के उच्च अवशोषण के बिना चलते हैं जो साधारण हाइड्रोजन प्रस्तुत करते हैं।

- परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) के क्षेत्र में, हाइड्रोजनीकृत सॉल्वैंट्स का उपयोग करते समय होने वाले हस्तक्षेप की उपस्थिति के बिना इस प्रकार के स्पेक्ट्रोस्कोपी के नमूने प्राप्त करने के लिए ड्यूटेरियम पर आधारित सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है।

- जीव विज्ञान के क्षेत्र में, मैक्रोमोलेक्युलर का अध्ययन न्यूट्रॉन स्कैटरिंग तकनीकों के माध्यम से किया जाता है, जहां इन विपरीत गुणों में शोर को कम करने के लिए ड्यूटेरियम के साथ प्रदान किए गए नमूनों का उपयोग किया जाता है।

- फार्माकोलॉजी क्षेत्र में, काइनेटिक समस्थानिक प्रभाव के कारण हाइड्रोजन के प्रतिस्थापन का उपयोग किया जाता है जो उत्पन्न होता है और इन दवाओं को लंबा जीवन देने की अनुमति देता है।

संदर्भ

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