ДЕУТЕРИЈУМ

ДЕУТЕРИЈУМ (грч. deuvtero": други), изотоп водоника чија је релативна атомска маса приближно 2. Водоник има три изотопа -- протијум или лаки водоник (симбол ^1Н), који у језгру има само један протон; деутеријум или тешки водоник (^2Н или D), који у језгру има један протон и један неутрон; и тритијум или супертешки водоник (^3Н или T), који има један протон и два неутрона. Изотопи се међусобно разликују у оним својствима која зависе од њихових маса, што називамо изотопским ефектима. Те разлике су мале али видљиве и од великог су научног и техничког значаја. Д. је откривен релативно касно, тек 1932, од стране америчког физикохемичара и нобеловца Х. Јурија (Harold C. Urey). Садржај д. у природи је мање-више константан и износи око 150 ppm (ppm од енг. parts per million, конкретно: у милион атома смесе обичног водоника (Н) и д. налази се 150 атома д.). Скоро сав водоник, па тиме и д., налази се у везаном стању, највише у води (вода са д. је тзв. тешка вода, D₂O), затим у нафти и у земном гасу. Воде у природи су смеше лаке и тешке воде. Водоник показује највеће варијације изотопског састава од свих елемената на Земљи, јер томе највише доприносе хидрометеоролошки процеси у којима учествује вода. Варијације су најмање код океанских вода, где су концентрације д. око 150 ppm. Реке и језера незнатно одступају, што углавном зависи од климатских услова. Слично је с водама на подручју Балкана, што је код нас својевремено мерено (З. Вукмировић, М. Матић, „Садржај изотопа водоника и кисеоника у неким природним налазиштима на подручју Југославије", ГХД, 1968, 265). D₂O је најзначајније једињење д. Користи се највише у нуклеарној енергетици и то као модератор у фисионим нуклеарним реакторима, пошто је добар успоривач неутрона. То је пожељно јер спори неутрони ефикасније изазивају фисију од брзих. Истовремено, тешка вода слабо апсорбује успорене неутроне, остављајући их на располагању за нове фисије. У будућности ће д. добити на значају, са развојем фузионих термонуклеарних реактора, заснованих на фузији д. и T, у којој се по једној фузији ослобађа четири милиона пута већа енергија од оне ослобођене у хемијској реакцији атома угљеника са кисеоником. Д. се индустријски производи најчешће као тешка вода. Основна сировина је вода. Има је у неограниченим количинама и јефтина је. Користе се методе изотопске сепарације, а оне се заснивају на изотопским ефектима, што је и код нас истраживано низ деценија. Уобичајене методе су: a) дестилација воде (ређе водоника) − заснива се на разликама у испарљивости изотопских облика -- лакши облик лакше испарава; б) хемијска измена изотопа, нпр. између воде и водоника или воде и водоник-сулфида, при чему тежи изотоп преференцијално мигрира у гушће, а лакши у ређе једињење; затим, в) електролиза воде, при којој се д. концентрише у електролиту. Ове методе се обично примењују комбиновано. Изотопски ефекти су у апсолутном смислу мали, па је поступке раздвајања потребно вишеструко понављати да би се добила чиста тешка вода.

ЛИТЕРАТУРА: P. Savić, S. V. Ribnikar, B. Pavlović, „Efficiency of Some Catalysts in the Exchange Reaction Between Heavy Water and Hydrogen", Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy (Geneva), 1955, New York 1956; Ш. С. Миљанић, Изотопски ефекти код водоника -- тешка вода, Бг 1996.

Шћепан Миљанић

*Текст је објављен у 2. књизи III тома Српске енциклопедије (2021)