Дейтерий

Изотоп водорода с одним нейтроном

Дейтерий (или водород-2 , обозначение²
ЧАС
или D , также известный как тяжелый водород ) — один из двух стабильных изотопов водорода (второй — протий или водород-1). Ядро атома дейтерия , называемое дейтроном , содержит один протон и один нейтрон , тогда как гораздо более распространенный протий не имеет нейтронов в ядре. В земных океанах естественное содержание дейтерия составляет около одного атома дейтерия на каждые 6420 атомов водорода (см. Тяжелая вода ). Таким образом, дейтерий составляет примерно 0,0156% по количеству (0,0312% по массе) от всего встречающегося в природе водорода в океанах (т.е.4,85 × 10 ¹³ тонн дейтерия – преимущественно в форме HOD и лишь редко в форме D ₂ O – в1,4 × 10 ¹⁸ т воды), а на долю протия приходится 99,98%. Содержание дейтерия незначительно меняется от одного вида природной воды к другому (см. Венский стандарт средней океанской воды ).

Название дейтерий происходит от греческого deuteros , что означает «второй». ^[3] Дейтерий был открыт американским химиком Гарольдом Юри в 1931 году. Юри и другие получили образцы тяжелой воды , в которых содержание дейтерия было высококонцентрированным. Открытие дейтерия принесло Юри Нобелевскую премию в 1934 году.

Дейтерий разрушается в недрах звезд быстрее, чем образуется. Считается, что другие природные процессы производят лишь незначительное количество дейтерия. Почти весь дейтерий, обнаруженный в природе, был произведен в результате Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад, поскольку основное или изначальное соотношение водорода-1 и дейтерия (около 26 атомов дейтерия на миллион атомов водорода) берет свое начало с этого времени. Такое соотношение наблюдается у газовых планет-гигантов, таких как Юпитер. Анализ отношений дейтерия и протия в кометах показал результаты, очень похожие на среднее соотношение в земных океанах (156 атомов дейтерия на миллион атомов водорода). Это подтверждает теории о том, что большая часть океанской воды Земли имеет кометное происхождение. ^{[4] [5]} Соотношение дейтерия и протия на комете 67P/Чурюмова-Герасименко , измеренное космическим зондом «Розетта» , примерно в три раза превышает содержание земной воды. Эта цифра является самой высокой из когда-либо измеренных среди комет. ^[6] Таким образом, отношения дейтерия и протия продолжают оставаться активной темой исследований как в астрономии, так и в климатологии.

Отличия от обычного водорода (протия)

Химический символ

Разрядная трубка дейтерия

Дейтерий часто обозначается химическим символом  D. Поскольку это изотоп водорода с массовым числом  2, его также обозначают знаком²
ЧАС
. ИЮПАК допускает как D, так и²
ЧАС
, хотя²
ЧАС
является предпочтительным. ^[7] Для удобства используется отдельный химический символ, поскольку изотоп широко используется в различных научных процессах. Также его большая разница в массе с протием ( ¹ H) (дейтерий имеет массу2,014 102  u по сравнению со средней атомной массой водорода1,007 947  u , а масса протия1,007 825  u ) придает существенные химические различия с протийсодержащими соединениями, тогда как весовые соотношения изотопов в других химических элементах в этом отношении в значительной степени незначительны.

Спектроскопия

В квантовой механике энергетические уровни электронов в атомах зависят от приведенной массы системы электрона и ядра. Для атома водорода роль приведенной массы проще всего увидеть в модели атома Бора , где приведенная масса появляется в результате простого расчета константы Ридберга и уравнения Ридберга, но приведенная масса появляется и в уравнении Шредингера , и уравнение Дирака для расчета уровней атомной энергии.

Приведенная масса системы в этих уравнениях близка к массе одиночного электрона, но отличается от нее на небольшую величину, примерно равную отношению массы электрона к атомному ядру. Для водорода это количество составляет около1837 г./1836 г., или 1,000545, а для дейтерия оно еще меньше:3671/3670или 1,0002725. Поэтому энергии линий электронных спектров дейтерия и легкого водорода ( водорода-1 ) различаются соотношением этих двух чисел, которое равно 1,000272. Длины волн всех спектроскопических линий дейтерия короче соответствующих линий легкого водорода на 0,0272%. В астрономических наблюдениях это соответствует синему доплеровскому сдвигу, составляющему 0,000272 скорости света, или 81,6 км/с. ^[8]

Различия гораздо более выражены в колебательной спектроскопии, такой как инфракрасная спектроскопия и рамановская спектроскопия ^[9], а также в вращательных спектрах, таких как микроволновая спектроскопия , поскольку приведенная масса дейтерия заметно выше, чем у протия. В спектроскопии ядерного магнитного резонанса дейтерий имеет совсем другую частоту ЯМР (например, 61 МГц, когда протий находится на частоте 400 МГц) и гораздо менее чувствителен. Дейтерированные растворители обычно используются в ЯМР протия, чтобы предотвратить перекрытие растворителя с сигналом, хотя ЯМР дейтерия сам по себе также возможен.

Нуклеосинтез Большого Взрыва

Считается, что дейтерий сыграл важную роль в определении количества и соотношений элементов, образовавшихся в результате Большого взрыва . Объединив термодинамику и изменения, вызванные космическим расширением, можно рассчитать долю протонов и нейтронов , основываясь на температуре в тот момент, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы позволить образование ядер . Этот расчет указывает на семь протонов на каждый нейтрон в начале нуклеогенеза , соотношение, которое останется стабильным даже после завершения нуклеогенеза. Первоначально эта фракция была в пользу протонов, прежде всего потому, что меньшая масса протона благоприятствовала их образованию. По мере расширения Вселенной она охлаждалась. Свободные нейтроны и протоны менее стабильны, чем ядра гелия , а у протонов и нейтронов была веская энергетическая причина для образования гелия-4 . Однако для образования гелия-4 требуется промежуточный этап образования дейтерия.

На протяжении большей части нескольких минут после Большого взрыва, во время которого мог произойти нуклеосинтез, температура была достаточно высокой, так что средняя энергия на частицу превышала энергию связи слабосвязанного дейтерия; поэтому любой образовавшийся дейтерий немедленно уничтожался. Эта ситуация известна как «узкое место дейтерия» . Узкое место задержало образование гелия-4 до тех пор, пока Вселенная не стала достаточно холодной для образования дейтерия (при температуре, эквивалентной 100  кэВ ). В этот момент произошел внезапный всплеск образования элементов (сначала дейтерия, который сразу же превратился в гелий). Однако вскоре после этого, через двадцать минут после Большого взрыва, Вселенная стала слишком холодной для дальнейшего ядерного синтеза и нуклеосинтеза. К этому моменту содержание элементов было почти фиксированным, с единственным изменением, поскольку некоторые радиоактивные продукты нуклеосинтеза Большого взрыва (например, тритий ) распадались. ^[10] Узкое место дейтерия в образовании гелия, а также отсутствие стабильных способов соединения гелия с водородом или с самим собой (нет стабильных ядер с массовыми числами пять или восемь) означали, что незначительное количество углерода, или любые элементы тяжелее углерода, образовавшиеся в результате Большого взрыва. Таким образом, эти элементы требовали формирования в звездах. В то же время провал значительной части нуклеогенеза во время Большого взрыва гарантировал, что в более поздней Вселенной будет много водорода, доступного для формирования долгоживущих звезд, таких как Солнце.

Избыток

Упрощенная диаграмма содержания частиц

Дейтерий встречается в следовых количествах в природе в виде газообразного дейтерия , записанного²
ЧАС
₂ или D ₂ , но большинство встречающихся в природе атомов дейтерия во Вселенной связаны типичным¹
ЧАС
атома с образованием газа, называемого дейтеридом водорода (HD или¹
ЧАС
²
ЧАС
). ^[11] Точно так же природная вода содержит следовые количества дейтерированных молекул, почти все из которых представляют собой полутяжелую воду HDO, содержащую только один атом дейтерия.

Существование дейтерия на Земле, в других частях Солнечной системы (что подтверждено планетарными зондами) и в спектрах звезд также является важным фактом в космологии . Гамма-излучение обычного ядерного синтеза диссоциирует дейтерий на протоны и нейтроны, и нет никаких известных естественных процессов, кроме нуклеосинтеза Большого взрыва , которые могли бы произвести дейтерий в концентрации, близкой к его наблюдаемому естественному содержанию. Дейтерий образуется в результате редкого распада кластеров и случайного поглощения естественных нейтронов легким водородом, но это тривиальные источники. Считается, что внутри Солнца и других звезд мало дейтерия, поскольку при этих температурах реакции ядерного синтеза , в которых потребляется дейтерий, происходят намного быстрее, чем протон-протонная реакция , в результате которой образуется дейтерий. Однако дейтерий сохраняется во внешней солнечной атмосфере примерно в той же концентрации, что и на Юпитере, и, вероятно, она не менялась с момента возникновения Солнечной системы. Естественное содержание дейтерия, по-видимому, очень похоже на долю водорода, где бы он ни находился, если только не действуют очевидные процессы, которые его концентрируют.

Существование дейтерия в низкой, но постоянной первичной доле во всем водороде является еще одним из аргументов в пользу теории Большого взрыва над теорией стационарного состояния Вселенной. Наблюдаемые соотношения водорода, гелия и дейтерия во Вселенной трудно объяснить, кроме как с помощью модели Большого взрыва. Подсчитано, что содержание дейтерия существенно не изменилось с момента его производства около 13,8 миллиардов лет назад. ^[12] Измерения галактического дейтерия Млечного Пути с помощью ультрафиолетового спектрального анализа показывают соотношение целых 23 атома дейтерия на миллион атомов водорода в невозмущенных газовых облаках, что всего на 15% ниже предполагаемого изначального соотношения WMAP , составляющего около 27 атомов на миллион. от Большого взрыва. Это было интерпретировано как означающее, что при звездообразовании в галактике Млечный Путь было разрушено меньше дейтерия, чем ожидалось, или, возможно, дейтерий был пополнен за счет большого притока первичного водорода из-за пределов галактики. ^[13] В космосе в нескольких сотнях световых лет от Солнца содержание дейтерия составляет всего 15 атомов на миллион, но на это значение, по-видимому, влияет дифференциальная адсорбция дейтерия на частицах углеродной пыли в межзвездном пространстве. ^[14]

Содержание дейтерия в атмосфере Юпитера было непосредственно измерено космическим зондом «Галилео» и составило 26 атомов на миллион атомов водорода. Наблюдения ISO-SWS обнаружили на Юпитере 22 атома на миллион атомов водорода. ^[15] и считается, что это соотношение близко к соотношению первичной Солнечной системы. ^[5] Это около 17% от земного соотношения дейтерия к водороду, составляющего 156 атомов дейтерия на миллион атомов водорода.

Было измерено, что кометные тела, такие как комета Хейла-Боппа и комета Галлея, содержат относительно больше дейтерия (около 200 атомов D на миллион атомов водорода), соотношения, которые обогащены по сравнению с предполагаемым соотношением протосолнечной туманности, вероятно, из-за нагрева, и которые аналогично соотношениям, обнаруженным в морской воде Земли. Недавнее измерение количества дейтерия, составляющего 161 атом D на миллион водорода в комете 103P/Хартли (бывший объект пояса Койпера ), соотношение почти точно такое же, как и в земных океанах, подчеркивает теорию о том, что поверхностные воды Земли могут в значительной степени иметь кометное происхождение. ^{[4] [5]} Совсем недавно отношение дейтерия-протия (D-H) 67P/Чурюмова-Герасименко , измеренное Розеттой , примерно в три раза больше, чем у земной воды, и это очень высокий показатель. ^[6] Это вызвало новый интерес к предположениям о том, что вода на Земле может частично иметь астероидное происхождение.

Также было замечено, что концентрация дейтерия превышает среднюю солнечную концентрацию на других планетах земной группы, в частности на Марсе и Венере. ^[16]

Производство

Дейтерий производят для промышленных, научных и военных целей, начиная с обычной воды, небольшая часть которой представляет собой тяжелую воду природного происхождения , а затем отделяя тяжелую воду с помощью сульфидного процесса Гирдлера , дистилляции или других методов. ^[17]

Теоретически дейтерий для получения тяжелой воды можно было бы получить в ядерном реакторе, но отделение от обычной воды — самый дешевый процесс массового производства.

Ведущим мировым поставщиком дейтерия была компания Atomic Energy of Canada Limited до 1997 года, когда был остановлен последний завод по производству тяжелой воды. Канада использует тяжелую воду в качестве замедлителя нейтронов для работы конструкции реактора CANDU .

Другим крупным производителем тяжелой воды является Индия. Все индийские атомные электростанции, кроме одной, являются станциями с тяжелой водой под давлением, в которых используется природный (т.е. необогащенный) уран. В Индии имеется восемь заводов по производству тяжелой воды, семь из которых находятся в эксплуатации. Шесть установок, пять из которых находятся в эксплуатации, основаны на обмене D–H в газообразном аммиаке. Два других завода извлекают дейтерий из природной воды в процессе, в котором используется сероводород под высоким давлением.

Хотя Индия обеспечивает себя тяжелой водой для собственных нужд, Индия также экспортирует тяжелую воду реакторного качества.

Характеристики

Данные для молекулярного дейтерия

Формула: D ₂ или²
₁ЧАС
₂

• Плотность: 0,180 кг/м ³ при СТП (0 °С, 101325 Па).
• Атомный вес: 2,0141017926 Да.
• Среднее содержание в океанской воде (по данным ВСМОВ ) 155,76 ± 0,1 атома дейтерия на миллион атомов всех изотопов водорода (соотношение 1 атом дейтерия примерно на 6420 атомов всех изотопов водорода), то есть около 0,015% атомов. дейтерия в образце океанской воды со всеми изотопами водорода по числу

Данные примерно при 18 К для D ₂ ( тройная точка ):

• Плотность:
  • Жидкость: 162,4 кг/м ³
  • Газ: 0,452 кг/м ³
• Вязкость: 12,6 мкПа·с при 300 К (газовая фаза)
• Удельная теплоемкость при постоянном давлении c _p :
  • Твердый: 2950 Дж/(кг·К)
  • Газ: 5200 Дж/(кг·К)

Физические свойства

По сравнению с водородом в его естественном составе на Земле чистый дейтерий (D ₂ ) имеет более высокую температуру плавления (18,72 К против 13,99 К), более высокую температуру кипения (23,64 К против 20,27 К), более высокую критическую температуру (38,3 К). против 32,94 К) и более высокое критическое давление (1,6496 МПа против 1,2858 МПа). ^[18]

Физические свойства соединений дейтерия могут проявлять значительные кинетические изотопные эффекты и другие отличия физических и химических свойств от аналогов протия. D ₂ O , например, более вязкий , чем H 2 O. ^[19] С химической точки зрения существуют различия в энергии и длине связи для соединений тяжелых изотопов водорода по сравнению с протием, которые больше, чем изотопные различия в любом другом элементе. Связи с участием дейтерия и трития несколько прочнее соответствующих связей в протии, и этих различий достаточно, чтобы вызвать существенные изменения биологических реакций. Фармацевтические фирмы заинтересованы в том, что дейтерий труднее удалить из углерода, чем протий. ^[20]

Дейтерий может замещать протий в молекулах воды с образованием тяжелой воды (D ₂ O), которая примерно на 10,6% плотнее обычной воды (так что лед, изготовленный из него, тонет в обычной воде). Тяжелая вода слегка токсична для эукариотических животных: 25%-ное замещение воды в организме вызывает проблемы деления клеток и бесплодие, а 50%-ное замещение вызывает смерть от цитотоксического синдрома (недостаточность костного мозга и недостаточность слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта). Однако прокариотические организмы могут выживать и расти в чистой тяжелой воде, хотя и развиваются медленно. ^[21] Несмотря на эту токсичность, потребление тяжелой воды в нормальных условиях не представляет угрозы для здоровья человека. Подсчитано, что человек весом 70 кг (154 фунта) может выпить 4,8 литра (1,3 галлона США) тяжелой воды без серьезных последствий. ^[22] Небольшие дозы тяжелой воды (несколько граммов у людей, содержащие количество дейтерия, сравнимое с тем, которое обычно присутствует в организме) обычно используются в качестве безвредных метаболических индикаторов у людей и животных.

Квантовые свойства

Дейтрон имеет спин +1 (« триплетное состояние ») и, следовательно, является бозоном . Частота ЯМР дейтерия существенно отличается от частоты обычного легкого водорода. Инфракрасная спектроскопия также легко распознает многие дейтерированные соединения из-за большой разницы в частоте ИК-поглощения, наблюдаемой в вибрации химической связи, содержащей дейтерий, по сравнению с легким водородом. Два стабильных изотопа водорода также можно различить с помощью масс-спектрометрии .

Триплетный нуклон дейтрона едва связан при E _B =2,23 МэВ , и ни одно из состояний с более высокой энергией не связано. Синглетный дейтрон представляет собой виртуальное состояние с отрицательной энергией связи~60 кэВ . Такой стабильной частицы не существует, но эта виртуальная частица временно существует во время неупругого нейтрон-протонного рассеяния, что объясняет необычно большое сечение нейтронного рассеяния протона. ^[23]

Ядерные свойства (дейтрон)

Масса и радиус дейтрона

Ядро дейтерия называется дейтроном . Он имеет массу2,013 553 212 745 (40)  Да (чуть больше1,875 ГэВ ). ^{[24] [25]}

Зарядовый радиус дейтрона равен2.127 99 (74)  фм . ^[26]

Как и радиус протона , измерения с использованием мюонного дейтерия дают меньший результат:2.125 62 (78)  фм . ^[27]

Вращение и энергия

Дейтерий — один из пяти стабильных нуклидов с нечетным числом протонов и нечетным числом нейтронов. (²
ЧАС
,6Ли,10Б,14Н,^{180 м}
Та
; а также долгоживущие радиоактивные нуклиды40К,50В,¹³⁸
Ла
,¹⁷⁶
Лу
происходят в природе.) Большинство нечетно-нечетных ядер нестабильны по отношению к бета-распаду , потому что продукты распада четно-четные и, следовательно, более прочно связаны из-за эффектов спаривания ядер . Однако дейтерий выигрывает от того, что его протон и нейтрон связаны с состоянием со спином 1, что обеспечивает более сильное ядерное притяжение; соответствующее состояние со спином 1 не существует в двухнейтронной или двухпротонной системе из-за принципа исключения Паули , который требует, чтобы одна или другая идентичная частица с тем же спином имела какое-то другое другое квантовое число, например орбитальное угловой момент . Но орбитальный угловой момент любой частицы дает более низкую энергию связи для системы, в первую очередь из-за увеличения расстояния между частицами в крутом градиенте ядерной силы. В обоих случаях это приводит к нестабильности ядра дипротона и динейтрона .

Протон и нейтрон, составляющие дейтерий, могут диссоциировать посредством взаимодействия нейтрального тока с нейтрино . Сечение этого взаимодействия сравнительно велико, и дейтерий успешно использовался в качестве мишени для нейтрино в эксперименте Нейтринной обсерватории Садбери .

Двухатомный дейтерий (D ₂ ) имеет орто- и параядерные спиновые изомеры , как и двухатомный водород, но с различиями в количестве и населенности спиновых состояний и вращательных уровней , которые возникают потому, что дейтрон представляет собой бозон с ядерным спином, равным единице. ^[28]

Изоспиновое синглетное состояние дейтрона

Из-за сходства массы и ядерных свойств протона и нейтрона их иногда рассматривают как два симметричных типа одного и того же объекта — нуклона . Хотя электрический заряд имеет только протон, его часто можно пренебречь из-за слабости электромагнитного взаимодействия по сравнению с сильным ядерным взаимодействием . Симметрия, связывающая протон и нейтрон, известна как изоспин и обозначается I (или иногда T ).

Изоспин представляет собой симметрию SU(2) , как и обычный спин , поэтому полностью аналогичен ему. Протон и нейтрон, каждый из которых имеет изоспин - 1/2 , образуют дублет изоспина (аналог спинового дублета ), причем состояние «вниз» (↓) является нейтроном, а состояние «вверх» (↑) – протон. ^{[ нужна цитация ]} Пара нуклонов может находиться либо в антисимметричном состоянии изоспина, называемом синглетом , либо в симметричном состоянии, называемом триплетом . Что касается состояния «нижнее» и «верхнее», синглет

${\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}{\Big (}|{\uparrow \downarrow }\rangle -|{\downarrow \uparrow }\rangle {\Big )}.}$, что также можно записать: ${\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}{\Big (}|pn\rangle -|np\rangle {\Big )}.}$

Это ядро ​​с одним протоном и одним нейтроном, то есть ядро ​​дейтерия. Тройка - это

${\displaystyle \left({\begin{array}{ll}|{\uparrow \uparrow }\rangle \\{\frac {1}{\sqrt {2}}}(|{\uparrow \downarrow }\rangle +|{\downarrow \uparrow }\rangle )\\|{\downarrow \downarrow }\rangle \end{array}}\right)}$

и, таким образом, состоит из трех типов ядер, которые считаются симметричными: ядро ​​дейтерия (фактически его высоковозбужденное состояние ), ядро ​​с двумя протонами и ядро ​​с двумя нейтронами. Эти состояния не стабильны.

Приближенная волновая функция дейтрона

Волновая функция дейтрона должна быть антисимметричной, если используется представление изоспина (поскольку протон и нейтрон не являются идентичными частицами, волновая функция вообще не обязательно должна быть антисимметричной). Помимо изоспина, два нуклона также имеют спин и пространственное распределение своей волновой функции. Последний является симметричным, если дейтрон симметричен по четности (т.е. имеет «четную» или «положительную» четность), и антисимметричен, если дейтрон антисимметричен по четности (т.е. имеет «нечетную» или «отрицательную» четность). Четность полностью определяется суммарным орбитальным угловым моментом двух нуклонов: если он четный, то четность четная (положительная), а если нечетная, то четность нечетная (отрицательная).

Дейтрон, будучи синглетом изоспина, антисимметричен при обмене нуклонами за счет изоспина и, следовательно, должен быть симметричен при двойном обмене их спином и расположением. Следовательно, он может находиться в одном из следующих двух разных состояний:

• Симметричный спин и симметричный относительно четности. В этом случае обмен двумя нуклонами умножит волновую функцию дейтерия на (-1) из-за изоспинового обмена, (+1) из спинового обмена и (+1) из-за четности (обмена местоположением), в общей сложности (-1 ) как необходимо для антисимметрии.
• Антисимметричный спин и антисимметричный по четности. В этом случае обмен двумя нуклонами умножит волновую функцию дейтерия на (-1) из изоспинового обмена, (-1) из спинового обмена и (-1) из четности (обмена местоположением), снова в общей сложности (- 1) как необходимо для антисимметрии.

В первом случае дейтрон представляет собой тройку спинов, так что его полный спин s равен 1. Он также имеет четную четность и, следовательно, четный орбитальный угловой момент l  ; Чем ниже его орбитальный угловой момент, тем ниже его энергия. Следовательно, наименьшее возможное энергетическое состояние имеет s = 1 , l = 0 .

Во втором случае дейтрон является синглетным спином, так что его полный спин s равен 0. Он также имеет нечетную четность и, следовательно, нечетный орбитальный угловой момент l . Следовательно, наименьшее возможное энергетическое состояние имеет s = 0 , l = 1 .

Поскольку s = 1 дает более сильное ядерное притяжение, основное состояние дейтерия находится в состоянии s = 1 , l = 0 .

Те же соображения приводят к возможным состояниям тройки изоспина, имеющим s = 0 , l = четный или s = 1 , l = нечетный . Таким образом, состояние с наименьшей энергией имеет s = 1 , l = 1 , что выше, чем у синглета изоспина.

Только что приведенный анализ на самом деле является лишь приблизительным, поскольку изоспин не является точной симметрией, и, что более важно, потому что сильное ядерное взаимодействие между двумя нуклонами связано с угловым моментом в спин-орбитальном взаимодействии , которое смешивает различные s- и l- состояния. То есть s и l не постоянны во времени (они не коммутируют с гамильтонианом ), и со временем такое состояние, как s = 1 , l = 0 , может стать состоянием s = 1 , l = 2 . Четность по-прежнему постоянна во времени, поэтому они не смешиваются с нечетными состояниями l (например, s = 0 , l = 1 ). Следовательно, квантовое состояние дейтерия представляет собой суперпозицию (линейную комбинацию) состояния s = 1 , l = 0 и состояния s = 1 , l = 2 , хотя первый компонент намного больше. Поскольку полный угловой момент j также является хорошим квантовым числом (он постоянен во времени), оба компонента должны иметь одинаковый j , и, следовательно, j = 1 . Это полный спин ядра дейтерия.

Подводя итог, можно сказать, что ядро ​​дейтерия антисимметрично по изоспину и имеет спин 1 и даже (+1) четность. Относительный угловой момент его нуклонов l не определен четко, а дейтрон представляет собой суперпозицию в основном l = 0 с некоторым l = 2 .

Магнитные и электрические мультиполи

Чтобы теоретически найти магнитный дипольный момент дейтерия ц , используют формулу для ядерного магнитного момента

${\displaystyle \mu ={\frac {1}{j+1}}{\bigl \langle }(l,s),j,m_{j}{=}j\,{\bigr |}\,{\vec {\mu }}\cdot {\vec {\jmath }}\,{\bigl |}\,(l,s),j,m_{j}{=}j{\bigr \rangle }}$

с

${\displaystyle {\vec {\mu }}=g^{(l)}{\vec {l}}+g^{(s)}{\vec {s}}}$

g ^{( l )} и g ^{( s )} — g -факторы нуклонов.

Поскольку протон и нейтрон имеют разные значения g ^{( l )} и g ^{( s )} , необходимо разделить их вклады. Каждый получает половину орбитального момента и вращения дейтерия . Один приходит в ${\displaystyle {\vec {l}}}$ ${\displaystyle {\vec {s}}}$

${\displaystyle \mu ={\frac {1}{j+1}}{\Bigl \langle }(l,s),j,m_{j}{=}j\,{\Bigr |}\left({\frac {1}{2}}{\vec {l}}{g^{(l)}}_{p}+{\frac {1}{2}}{\vec {s}}({g^{(s)}}_{p}+{g^{(s)}}_{n})\right)\cdot {\vec {\jmath }}\,{\Bigl |}\,(l,s),j,m_{j}{=}j{\Bigr \rangle }}$

где индексы p и n обозначают протон и нейтрон, а g ^(l) _n = 0 .

Используя те же тождества, что и здесь , и используя значение g ^(l) _p = 1 , мы приходим к следующему результату в единицах ядерного магнетона μ _N

${\displaystyle \mu ={\frac {1}{4(j+1)}}\left[({g^{(s)}}_{p}+{g^{(s)}}_{n}){\big (}j(j+1)-l(l+1)+s(s+1){\big )}+{\big (}j(j+1)+l(l+1)-s(s+1){\big )}\right]}$

Для состояния s = 1 , l = 0 ( j = 1 ) получаем

${\displaystyle \mu ={\frac {1}{2}}({g^{(s)}}_{p}+{g^{(s)}}_{n})=0.879}$

Для состояния s = 1 , l = 2 ( j = 1 ) получаем

${\displaystyle \mu =-{\frac {1}{4}}({g^{(s)}}_{p}+{g^{(s)}}_{n})+{\frac {3}{4}}=0.310}$

Измеренное значение магнитного дипольного момента дейтерия равно0,857  мкН , что _{составляет} 97,5% от_{Значение} 0,879  мкН получено простым сложением моментов протона и нейтрона. Это говорит о том, что состояние дейтерия действительно в хорошем приближении соответствует состоянию s = 1 , l = 0 , которое возникает, когда оба нуклона вращаются в одном направлении, но их магнитные моменты вычитаются из-за отрицательного момента нейтрона.

Но несколько меньшее количество экспериментов, чем то, которое получается в результате простого сложения моментов протона и (отрицательных) нейтронов, показывает, что дейтерий на самом деле представляет собой линейную комбинацию состояний, состоящих преимущественно из s = 1 , l = 0 с небольшой примесью s = 1 , l = 0. 2 гос.

Электрический диполь, как обычно, равен нулю .

Измеренный электрический квадруполь дейтерия равен0,2859  е · фм ² . Хотя порядок величины разумен, поскольку радиус дейтерия составляет порядка 1 фемтометра (см. Ниже), а его электрический заряд равен e, приведенной выше модели недостаточно для его расчета. Точнее, электрический квадруполь не получает вклада от состояния l =0 (которое является доминирующим) и получает вклад от члена, смешивающего состояния l =0 и l =2, поскольку электрический квадрупольный оператор не не коммутирует с угловым моментом .

Последний вклад является доминирующим в отсутствие чистого вклада l = 0 , но его нельзя рассчитать, не зная точной пространственной формы волновой функции нуклонов внутри дейтерия.

Более высокие магнитные и электрические мультипольные моменты не могут быть рассчитаны с помощью вышеуказанной модели по тем же причинам.

Приложения

Дейтерий имеет ряд коммерческих и научных применений. К ним относятся:

Ядерные реакторы

Ионизированный дейтерий в термоядерном реакторе излучает характерное розовато-красное свечение.

Дейтерий используется в реакторах деления с тяжеловодным замедлителем , обычно в виде жидкого D ₂ O, для замедления нейтронов без высокого поглощения нейтронов, как у обычного водорода. ^[29] Это обычное коммерческое использование больших количеств дейтерия.

В исследовательских реакторах жидкость D ₂ используется в холодных источниках для замедления нейтронов до очень низких энергий и длин волн, подходящих для экспериментов по рассеянию .

Экспериментально дейтерий является наиболее распространенным нуклидом, используемым в конструкциях термоядерных реакторов, особенно в сочетании с тритием , из-за большой скорости реакции (или ядерного сечения ) и высокого энергетического выхода реакции D – T. Существует еще более доходный вариант D–.3Онреакция синтеза, хотя точка безубыточности D–³
Он
выше, чем у большинства других реакций синтеза; вместе с дефицитом³
Он
, это делает его невозможным в качестве практического источника энергии до тех пор, пока хотя бы реакции синтеза D-T и D-D не будут проведены в коммерческом масштабе. Коммерческий ядерный синтез еще не является завершенной технологией.

ЯМР-спектроскопия

Спектр излучения ультрафиолетовой дейтериевой дуговой лампы

Дейтерий чаще всего используется в спектроскопии ядерного магнитного резонанса водорода ( протонный ЯМР ) следующим образом. ЯМР обычно требует анализа интересующих соединений в растворенном виде. Из-за свойств ядерного спина дейтерия, которые отличаются от легкого водорода, обычно присутствующего в органических молекулах, спектры ЯМР водорода / протия сильно отличаются от спектров дейтерия, и на практике дейтерий не «видится» прибором ЯМР, настроенным на легкий водород. . Поэтому дейтерированные растворители (включая тяжелую воду, а также такие соединения, как дейтерированный хлороформ, CDCl ₃ ) обычно используются в ЯМР-спектроскопии, чтобы позволить измерять только спектры легкого водорода интересующего соединения без помех сигнала растворителя.

Спектроскопию ядерного магнитного резонанса также можно использовать для получения информации об окружении дейтрона в изотопно-меченных образцах ( ЯМР дейтерия ). Например, конфигурацию углеводородных цепей в липидных бислоях можно определить количественно с помощью твердотельного ЯМР дейтерия с меченными дейтерием липидными молекулами. ^[30]

Спектры ЯМР дейтерия особенно информативны в твердом состоянии из-за его относительно небольшого квадрупольного момента по сравнению с таковыми более крупных квадрупольных ядер, таких как, например, хлор-35.

Масс-спектрометрии

Дейтерированные соединения (т.е. в которых все или некоторые атомы водорода заменены дейтерием) часто используются в качестве внутренних стандартов в масс-спектрометрии . Как и другие меченые изотопами виды, такие стандарты повышают точность , хотя часто стоят гораздо дешевле, чем другие стандарты, меченные изотопами. Дейтерированные молекулы обычно получают посредством реакций обмена изотопов водорода. ^{[31] [32]}

Отслеживание

В химии , биохимии и науках об окружающей среде дейтерий используется в качестве нерадиоактивного стабильного изотопного индикатора , например, в тесте на дважды меченную воду . В химических реакциях и путях метаболизма дейтерий ведет себя примерно так же, как обычный водород (с некоторыми химическими отличиями, как уже отмечалось). Его легче всего отличить от обычного водорода по массе, используя масс-спектрометрию или инфракрасную спектрометрию . Дейтерий можно обнаружить с помощью фемтосекундной инфракрасной спектроскопии, поскольку разница масс резко влияет на частоту молекулярных колебаний; Колебания связи дейтерий-углерод обнаруживаются в областях спектра, свободных от других сигналов.

Измерения небольших изменений естественного содержания дейтерия, а также стабильных тяжелых изотопов кислорода ¹⁷ O и ¹⁸ O имеют важное значение в гидрологии , поскольку позволяют проследить географическое происхождение вод Земли. Тяжелые изотопы водорода и кислорода в дождевой воде (так называемая метеорная вода ) обогащаются в зависимости от температуры окружающей среды региона, в котором выпадают осадки (и, таким образом, обогащение связано со средней широтой). Относительное обогащение тяжелыми изотопами дождевой воды (по отношению к средней океанской воде) при построении графика зависимости от температуры предсказуемо падает вдоль линии, называемой глобальной линией метеорных вод (GMWL). Этот график позволяет идентифицировать образцы воды, образовавшейся в результате осадков, а также общую информацию о климате, в котором она возникла. Испарительные и другие процессы в водоемах, а также процессы в грунтовых водах также по-разному изменяют соотношение тяжелых изотопов водорода и кислорода в пресных и соленых водах характерным и часто регионально различающимся образом. ^[33] Отношение концентрации ² H к ¹ H обычно обозначается дельтой как δ ² H, а географические закономерности этих значений наносятся на карты, называемые изоскопами. Стабильные изотопы включены в состав растений и животных, и анализ их соотношения у перелетных птиц или насекомых может помочь дать приблизительное представление об их происхождении. ^{[34] [35]}

Контрастные свойства

Методы рассеяния нейтронов особенно выигрывают от доступности дейтерированных образцов: сечения H и D очень различимы и различаются по знаку, что позволяет варьировать контраст в таких экспериментах. Кроме того, неприятной проблемой обычного водорода является его большое сечение некогерентных нейтронов, которое равно нулю для D. Таким образом, замена атомов водорода атомами дейтерия снижает шум рассеяния.

Водород является важным и основным компонентом всех материалов органической химии и наук о жизни, но он практически не взаимодействует с рентгеновскими лучами. Поскольку водород (и дейтерий) сильно взаимодействуют с нейтронами, методы рассеяния нейтронов вместе с современной установкой дейтерирования ^[36] заполняют нишу во многих исследованиях макромолекул в биологии и многих других областях.

Ядерное оружие

Это обсуждается ниже. Примечательно, что хотя большинство звезд, включая Солнце, на протяжении большей части своей жизни генерируют энергию путем синтеза водорода с более тяжелыми элементами, такой синтез легкого водорода (протия) никогда не был успешным в условиях, достижимых на Земле. Таким образом, любой искусственный синтез, включая синтез водорода, который происходит в так называемых водородных бомбах, требует тяжелого водорода (трития или дейтерия, или того и другого), чтобы процесс работал.

Наркотики

Дейтерированное лекарственное средство представляет собой низкомолекулярный лекарственный препарат, в котором один или несколько атомов водорода , содержащихся в молекуле лекарственного средства, заменены дейтерием. Из-за кинетического изотопного эффекта дейтерийсодержащие препараты могут иметь значительно более низкую скорость метаболизма и, следовательно, более длительный период полураспада . ^{[37] [38] [39]} В 2017 году дейтетрабеназин стал первым дейтерированным препаратом, получившим одобрение FDA. ^[40]

Усиленные необходимые питательные вещества

Дейтерий можно использовать для укрепления специфических, уязвимых к окислению связей CH в незаменимых или условно незаменимых питательных веществах , ^[41] таких как определенные аминокислоты или полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), делая их более устойчивыми к окислительному повреждению. Дейтерированные полиненасыщенные жирные кислоты , такие как линолевая кислота , замедляют цепную реакцию перекисного окисления липидов , повреждающую живые клетки. ^{[42] [43]} Дейтерированный этиловый эфир линолевой кислоты ( RT001 ), разработанный Retrotope, проходит исследование по щадящему использованию при детской нейроаксональной дистрофии и успешно завершил исследование фазы I/II при атаксии Фридрейха . ^{[44] [40]}

Термостабилизация

Живые вакцины, такие как пероральная полиовирусная вакцина , могут быть стабилизированы дейтерием либо отдельно, либо в сочетании с другими стабилизаторами, такими как MgCl ₂ . ^[45]

Замедление циркадных колебаний

Было показано, что дейтерий удлиняет период колебаний циркадных часов при дозировании у крыс, хомяков и динофлагеллят Gonyaulax . ^{[46] [47] [48] [49]} У крыс хроническое потребление 25% D ₂ O нарушает циркадный ритм за счет удлинения циркадного периода супрахиазматических ядер -зависимых ритмов в гипоталамусе головного мозга. ^[48] ​​Эксперименты на хомяках также подтверждают теорию о том, что дейтерий действует непосредственно на супрахиазматическое ядро, удлиняя свободный циркадный период. ^[50]

История

Подозрение на изотопы более легких элементов

Существование нерадиоактивных изотопов более легких элементов подозревалось при изучении неона еще в 1913 году и было доказано масс-спектрометрией легких элементов в 1920 году. В то время нейтрон еще не был открыт, и преобладающая теория заключалась в том, что изотопы Элементы отличаются наличием в ядре дополнительных протонов , сопровождаемых равным числом ядерных электронов . В этой теории ядро ​​дейтерия с массой два и зарядом один должно содержать два протона и один ядерный электрон. Однако ожидалось, что элемент водород с измеренной средней атомной массой очень близок к1 Да , известная масса протона, всегда имеет ядро, состоящее из одного протона (известная частица), и не может содержать второй протон. Таким образом, считалось, что водород не имеет тяжелых изотопов.

Обнаружен дейтерий

Гарольд Юри , первооткрыватель дейтерия

Впервые он был обнаружен спектроскопически в конце 1931 года Гарольдом Юри , химиком из Колумбийского университета . Сотрудник Юри, Фердинанд Брикведде , перегнал пять литров криогенно полученного жидкого водорода , чтобы1  мл жидкости, используя лабораторию физики низких температур, недавно созданную в Национальном бюро стандартов в Вашингтоне, округ Колумбия (ныне Национальный институт стандартов и технологий ). Ранее этот метод использовался для выделения тяжелых изотопов неона. Метод криогенного испарения концентрировал фракцию изотопа водорода массы-2 до такой степени, что его спектроскопическая идентификация была однозначной. ^{[51] [52]}

Именование изотопа и Нобелевская премия

Юри придумал названия протий , дейтерий и тритий в статье, опубликованной в 1934 году. Название частично основано на совете Гилберта Льюиса , который предложил название «дейтий». Название происходит от греческого deuteros («второй»), а ядро ​​называется «дейтрон» или «дейтон». Изотопам и новым элементам традиционно давали имя, выбранное их первооткрывателем. Некоторые британские ученые, такие как Эрнест Резерфорд , хотели, чтобы изотоп назывался «диплоген», от греческого слова «диплоос » («двойной»), а ядро ​​называлось «диплон». ^{[3] [53]}

Количество, предполагаемое для нормального содержания этого тяжелого изотопа водорода, было настолько малым (всего около 1 атома на 6400 атомов водорода в океанской воде (156 дейтерия на миллион атомов водорода)), что оно не оказало заметного влияния на предыдущие измерения (средней) атомной массы водорода. . Это объяснило, почему раньше об этом не подозревали экспериментально. Юри смог концентрировать воду, чтобы продемонстрировать частичное обогащение дейтерием. Льюис , научный руководитель Юри в Беркли , подготовил и охарактеризовал первые образцы чистой тяжелой воды в 1933 году. Открытие дейтерия, произошедшее до открытия нейтрона в 1932 году, стало экспериментальным шоком для теории , но когда о нейтроне стало известно, , что сделало существование дейтерия более объяснимым, Юри был удостоен Нобелевской премии по химии всего через три года после выделения изотопа. Льюис был глубоко разочарован решением Нобелевского комитета в 1934 году, и несколько высокопоставленных администраторов Беркли считали, что это разочарование сыграло центральную роль в его самоубийстве десять лет спустя. ^{[54] [55] [56] [3]}

Эксперименты с «тяжелой водой» во Второй мировой войне

Незадолго до войны Ганс фон Хальбан и Лью Коварски перенесли свои исследования по замедлению нейтронов из Франции в Великобританию, переправив контрабандой весь мировой запас тяжелой воды (производившейся в Норвегии) ​​в двадцати шести стальных бочках. ^{[57] [58]}

Известно , что во время Второй мировой войны нацистская Германия проводила эксперименты с использованием тяжелой воды в качестве замедлителя в конструкции ядерного реактора . Такие эксперименты были источником беспокойства, поскольку они могли позволить им производить плутоний для атомной бомбы . В конечном итоге это привело к операции союзников под названием « Норвежский саботаж тяжелой воды », целью которой было уничтожение завода по производству/обогащению дейтерия в Веморке в Норвегии. В то время это считалось важным для потенциального хода войны.

После окончания Второй мировой войны союзники обнаружили, что Германия не прикладывает к этой программе столь серьезных усилий, как считалось ранее. Немцы завершили лишь небольшой, частично построенный экспериментальный реактор (который был спрятан) и не смог поддерживать цепную реакцию. К концу войны у немцев не было даже пятой части количества тяжелой воды, необходимой для работы реактора, ^{[ нужны разъяснения ]} частично из-за норвежской диверсионной операции по тяжелой воде. Однако даже если бы немцам удалось ввести в эксплуатацию реактор (как это сделали США с реактором «Чикаго-1» в конце 1942 года), им все равно оставалось бы по крайней мере несколько лет до разработки атомной бомбы . Например, как в США, так и в СССР, инженерный процесс, даже при максимальных усилиях и финансировании, занял около двух с половиной лет (от первого критического реактора до бомбы) .

В термоядерном оружии

Корпус устройства «Колбаска» бомбы Ivy Mike H , прикрепленный к приборному и криогенному оборудованию. Бомба высотой 20 футов содержала криогенную колбу Дьюара , вмещающую 160 кг жидкого дейтерия.

62-тонное устройство «Айви Майк» , построенное Соединенными Штатами и взорвавшееся 1 ноября 1952 года, стало первой полностью успешной « водородной бомбой » (термоядерной бомбой). В этом контексте это была первая бомба, в которой большая часть высвободившейся энергии происходила на стадиях ядерной реакции , последовавших за первичной стадией ядерного деления атомной бомбы . Бомба Айви Майка представляла собой здание, напоминающее заводское, а не доставляемое оружие. В его центре очень большая цилиндрическая изолированная вакуумная колба или криостат содержала криогенный жидкий дейтерий в объеме около 1000 литров (массой 160 килограммов, если этот объем был полностью заполнен). Затем обычная атомная бомба («основная») на одном конце бомбы была использована для создания условий экстремальной температуры и давления, необходимых для запуска термоядерной реакции .

В течение нескольких лет были разработаны так называемые «сухие» водородные бомбы, не нуждающиеся в криогенном водороде. Опубликованная информация позволяет предположить, что все термоядерное оружие , созданное с тех пор, содержит химические соединения дейтерия и лития на вторичных стадиях. Материал, содержащий дейтерий, в основном представляет собой дейтерид лития , причем литий состоит из изотопа лития-6 . Когда литий-6 бомбардируется быстрыми нейтронами атомной бомбы, образуется тритий (водород-3), а затем дейтерий и тритий быстро вступают в термоядерный синтез , высвобождая обильную энергию, гелий-4 и еще больше свободных нейтронов. . Считается , что «чистое» термоядерное оружие, такое как «Царь-бомба», устарело. В большинстве современных («усиленных») термоядерных вооружений термоядерный синтез напрямую обеспечивает лишь небольшую часть общей энергии. Деление тампера из природного урана U-238 быстрыми нейтронами, образующимися в результате DT-синтеза, приводит к гораздо большему (то есть повышенному) выделению энергии, чем сама реакция термоядерного синтеза.

Современные исследования

В августе 2018 года ученые заявили о превращении газообразного дейтерия в жидкую металлическую форму . Это может помочь исследователям лучше понять газовые планеты-гиганты , такие как Юпитер, Сатурн и связанные с ними экзопланеты , поскольку считается, что такие планеты содержат большое количество жидкого металлического водорода, который может быть ответственен за наблюдаемые ими мощные магнитные поля . ^{[59] [60]}

Антидейтерий

Антидейтрон — это антивещественный аналог ядра дейтерия, состоящий из антипротона и антинейтрона . Впервые антидейтрон был получен в 1965 году на протонном синхротроне в ЦЕРН ^[61] и на синхротроне переменного градиента в Брукхейвенской национальной лаборатории . ^[62] Полный атом с позитроном , вращающимся вокруг ядра, можно было бы назвать антидейтерием , но по состоянию на 2019 год ^{[обновлять]}антидейтерий еще не создан. Предлагаемый символ антидейтерия:
Д
, то есть D с чертой. ^[63]

Смотрите также

• Тяжелая вода
• Изотопы водорода
• Термоядерная реакция
• Токамак
• Тритий

Рекомендации

1. Хагеманн Р., Ниф Г., Рот Э. (1970). «Абсолютная изотопная шкала для дейтериевого анализа природных вод. Абсолютное соотношение D/H для SMOW 1». Расскажи нам . 22 (6): 712–715. doi :10.1111/j.2153-3490.1970.tb00540.x.
2. Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003.
3. О'Лири D (февраль 2012 г.). «Дела с дейтерием». Природная химия . 4 (3): 236. Бибкод : 2012НатЧ...4..236О. дои : 10.1038/nchem.1273 . ПМИД  22354440.
4. Хартог П., Лис Д.К., Бокеле-Морван Д. , де Валь-Борро М., Бивер Н., Кюпперс М. и др. (октябрь 2011 г.). «Океаническая вода в комете 103P/Хартли 2 семейства Юпитера». Природа . 478 (7368): 218–220. Бибкод : 2011Natur.478..218H. дои : 10.1038/nature10519. PMID  21976024. S2CID  3139621.
5. Hersant F, Gautier D, Hure J (2001). «Двумерная модель первичной туманности, ограниченная измерениями D/H в Солнечной системе: последствия для формирования планет-гигантов». Астрофизический журнал . 554 (1): 391–407. Бибкод : 2001ApJ...554..391H. дои : 10.1086/321355 .— см. рис. 7. за обзор отношений D/H в различных астрономических объектах.
6. Альтвегг К. , Балсигер Х., Бар-Нун А., Бертелье Дж. Дж., Билер А., Бохслер П. и др. (январь 2015 г.). «Кометология. 67P/Чурюмов-Герасименко, комета семейства Юпитера с высоким отношением D/H» (PDF) . Наука . 347 (6220): 1261952. Бибкод : 2015Sci...347A.387A. дои : 10.1126/science.1261952. PMID  25501976. S2CID  206563296.
7. «Предварительные рекомендации». Номенклатура неорганической химии . Отдел химической номенклатуры и представления структуры. ИЮПАК . § ИР-3.3.2. Архивировано из оригинала 27 октября 2006 года . Проверено 3 октября 2007 г.
8. Эбрар Г., Пекиньо Д., Видаль-Маджар А., Уолш-младший, Ферле Р. (7 февраля 2000 г.). «Обнаружение бальмеровских линий дейтерия в туманности Ориона». Астрономия и астрофизика . 354 : Л79. arXiv : astro-ph/0002141 . Бибкод : 2000A&A...354L..79H.
9. «Спектр поглощения воды». Лондонский университет Саут-Бэнк (lsbu.ac.uk) . Лондон, Великобритания. Архивировано из оригинала 27 июля 2017 года.
10. Вайс А. «Равновесие и изменения: физика нуклеосинтеза Большого взрыва». Эйнштейн онлайн . Архивировано из оригинала 8 февраля 2007 года . Проверено 24 февраля 2007 г.
11. Комиссия ИЮПАК по номенклатуре неорганической химии (2001). «Названия атомов мюония и водорода и их ионов» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 73 (2): 377–380. дои : 10.1351/pac200173020377. S2CID  97138983. Архивировано (PDF) из оригинала 25 апреля 2003 г.
12. «Космические детективы». Европейское космическое агентство (ЕКА). 2 апреля 2013 года . Проверено 15 апреля 2013 г.
13. «Спутник FUSE раскрывает дело о пропавшем дейтерии» (пресс-релиз). НАСА . Архивировано из оригинала 14 августа 2020 года . Проверено 12 сентября 2013 г.
14. «График зависимости дейтерия от расстояния в окрестностях нашей галактики». Спутниковый проект FUSE. Балтимор, Мэриленд: Университет Джонса Хопкинса . Архивировано из оригинала 5 декабря 2013 года.

    Смотрите также

    Лински Дж.Л., Дрейн Б.Т., Моос Х.В., Дженкинс Э.Б., Вуд Б.Е., Оливейра С. и др. (2006). «Каково общее содержание дейтерия в местном галактическом диске?». Астрофизический журнал . 647 (2): 1106–1124. arXiv : astro-ph/0608308 . Бибкод : 2006ApJ...647.1106L. дои : 10.1086/505556. S2CID  14461382.
15. Лелуш Э, Безар Б, Фуше Т, Фейхтгрубер Х, Энкреназ Т , де Граау Т (2001). «Содержание дейтерия на Юпитере и Сатурне по наблюдениям ISO-SWS» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 670 (2): 610–622. Бибкод : 2001A&A...370..610L. дои : 10.1051/0004-6361:20010259 .
16. Хантен Д.М. (1993). «Атмосферная эволюция планет земной группы». Наука . 259 (5097): 915–920. Бибкод : 1993Sci...259..915H. дои : 10.1126/science.259.5097.915. ISSN  0036-8075. JSTOR  2880608. S2CID  178360068.
17. «Тяжелая вода - энергетическое образование» . Energyeducation.ca . Проверено 8 февраля 2023 г.
18. «Дейтерий, 2H». ПабХим . соединения. Национальные институты здравоохранения США .
19. Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
20. Хэлфорд Б. (4 июля 2016 г.). «Переключение дейтерия». Новости химии и техники . Американское химическое общество . стр. 32–36.
21. Кушнер DJ, Бейкер А., Данстолл Т.Г. (февраль 1999 г.). «Фармакологическое использование и перспективы тяжелой воды и дейтерированных соединений». Канадский журнал физиологии и фармакологии . 77 (2): 79–88. дои : 10.1139/cjpp-77-2-79. ПМИД  10535697.
22. Вертес, Аттила, изд. (2003). «Физиологическое действие тяжелой воды». Элементы и изотопы: образование, превращение, распространение . Дордрехт: Клювер. стр. 111–112. ISBN 978-1-4020-1314-0.
23. «Нейтрон-протонное рассеяние» (PDF) . mayylib.mit.edu (примечания к курсу). Массачусетский Институт Технологий . Осень 2004 г. 22.101. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 года . Проверено 23 ноября 2011 г.
24. "Масса дейтрона в тебе" . Physics.nist.gov . Национальный институт стандартов и технологий США . Проверено 18 сентября 2020 г.
25. «Эквивалент энергии массы дейтрона в МэВ» . Physics.nist.gov . Национальный институт стандартов и технологий США . Проверено 18 сентября 2020 г.
26. "Среднеквадратичный радиус заряда дейтрона Physics.nist.gov" . Национальный институт стандартов и технологий США . Проверено 18 сентября 2020 г.
27. Поль Р., Нез Ф., Фернандес Л.М., Амаро Ф.Д., Бирабен Ф., Кардосо Дж.М. и др. (Коллаборация CREMA) (август 2016 г.). «Лазерная спектроскопия мюонного дейтерия». Наука . 353 (6300): 669–673. Бибкод : 2016Sci...353..669P. doi : 10.1126/science.aaf2468. hdl : 10316/80061 . PMID  27516595. S2CID  206647315.
28. Холлас Дж. М. (1996). Современная спектроскопия (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 115. ИСБН 0-471-96523-5.
29. См. нейтронное сечение # Типичные сечения.
30. Силиг Дж. (октябрь 1971 г.). «О гибкости углеводородных цепей в липидных бислоях». Журнал Американского химического общества . 93 (20): 5017–5022. дои : 10.1021/ja00749a006. ПМИД  4332660.
31. Дж. Ацродт, В. Дердау, У. Дж. Керр, М. Рид, Ангью. хим. Межд. Эд. 2018, 57, 3022. https://doi.org/10.1002/anie.201708903.
32. Томас Джанк и В. Джеймс Каталло. Реакции изотопного обмена водорода с участием связей C–H (D, T). хим. Соц. Ред., 1997, 26, 401–406. DOI: 10.1039/CS9972600401
33. «Кислород - изотопы и гидрология». САХРА. Архивировано из оригинала 2 января 2007 года . Проверено 10 сентября 2007 г.
34. Вест Дж.Б. (2009). Изоскейпы: понимание движения, закономерностей и процессов на Земле посредством изотопного картирования . Спрингер.
35. Хобсон К.А., Ван Вильгенбург С.Л., Вассенаар Л.И., Ларсон К. (2012). «Связь изотопов водорода (δ2H) в перьях и осадках: источники различий и последствия для отнесения к изоскейпам». ПЛОС ОДИН . 7 (4): e35137. Бибкод : 2012PLoSO...735137H. дои : 10.1371/journal.pone.0035137 . ПМЦ 3324428 . ПМИД  22509393. 
36. «Дейтерирование». nmi3.eu. _ Инициатива по интегрированной инфраструктуре нейтронного рассеяния и мюонной спектроскопии (NMI3). Архивировано из оригинала 3 февраля 2019 года . Проверено 23 января 2012 г.
37. Сандерсон К. (март 2009 г.). «Большой интерес к тяжелым наркотикам». Природа . 458 (7236): 269. дои : 10.1038/458269a. PMID  19295573. S2CID  4343676.
38. Кацнельсон А (июнь 2013 г.). «Тяжелые лекарства вызывают большой интерес со стороны спонсоров фармацевтических компаний». Природная медицина . 19 (6): 656. doi : 10.1038/nm0613-656 . PMID  23744136. S2CID  29789127.
39. Гант Т.Г. (май 2014 г.). «Использование дейтерия для открытия лекарств: оставление этикетки на препарате». Журнал медицинской химии . 57 (9): 3595–3611. дои : 10.1021/jm4007998. ПМИД  24294889.
40. Шмидт C (июнь 2017 г.). «Первый одобренный дейтерированный препарат». Природная биотехнология . 35 (6): 493–494. дои : 10.1038/nbt0617-493. PMID  28591114. S2CID  205269152.
41. Демидов В.В. (сентябрь 2007 г.). «Тяжелые изотопы предотвратят старение?». Тенденции в биотехнологии . 25 (9): 371–375. doi :10.1016/j.tibtech.2007.07.007. ПМИД  17681625.
42. Холливелл, Барри; Гаттеридж, Джон MC (2015). Свободнорадикальная биология и медицина (5-е изд.). Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 9780198717485 . 
43. Хилл С., Ламберсон С.Р., Сюй Л, То Р, Цуй Х.С., Шманай В.В. и др. (август 2012 г.). «Небольшие количества усиленных изотопами полиненасыщенных жирных кислот подавляют автоокисление липидов». Свободно-радикальная биология и медицина . 53 (4): 893–906. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2012.06.004. ПМЦ 3437768 . ПМИД  22705367. 
44. «Рандомизированное двойное слепое контролируемое исследование для оценки безопасности, переносимости и фармакокинетики RT001 у пациентов с атаксией Фридрейха». 24 ноября 2020 г.
45. Ву Р, Джорджеску М.М., Дельпейру Ф., Гийо С., Баланант Дж., Симпсон К., Крайник Р. (август 1995 г.). «Термостабилизация живых вирусных вакцин тяжелой водой (D2O)». Вакцина . 13 (12): 1058–1063. дои : 10.1016/0264-410X(95)00068-C. ПМИД  7491812.
46. Лесаутер Дж., Сильвер Р. (сентябрь 1993 г.). «Тяжелая вода удлиняет период свободных ритмов у пораженных хомяков с трансплантатами SCN». Физиология и поведение . 54 (3): 599–604. дои : 10.1016/0031-9384(93)90255-E . ISSN  0031-9384. PMID  8415956. S2CID  32466816.
47. Макдэниел М., Сульцман FM, Гастингс JW (ноябрь 1974 г.). «Тяжелая вода замедляет часы Гоньяулакса: проверка гипотезы о том, что D2O влияет на циркадные колебания, уменьшая видимую температуру». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 71 (11): 4389–4391. Бибкод : 1974PNAS...71.4389M. дои : 10.1073/pnas.71.11.4389 . ПМК 433889 . ПМИД  4530989. 
48. Petersen CC, Mistlberger RE (август 2017 г.). «Время интервалов сохраняется, несмотря на циркадную десинхронию у крыс: постоянные исследования легкой и тяжелой воды». Журнал биологических ритмов . 32 (4): 295–308. дои : 10.1177/0748730417716231 . PMID  28651478. S2CID  4633617.
49. Рихтер CP (март 1977 г.). «Тяжелая вода как инструмент для изучения сил, контролирующих длину периода 24-часовых часов хомяка». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (3): 1295–1299. Бибкод : 1977PNAS...74.1295R. дои : 10.1073/pnas.74.3.1295 . ПМК 430671 . ПМИД  265574. 
50. Лесаутер Дж., Сильвер Р. (сентябрь 1993 г.). «Тяжелая вода удлиняет период свободных ритмов у пораженных хомяков с трансплантатами SCN». Физиология и поведение . 54 (3): 599–604. дои : 10.1016/0031-9384(93)90255-E . PMID  8415956. S2CID  32466816.
51. Брикведде Ф.Г. (1982). «Гарольд Юри и открытие дейтерия». Физика сегодня . Том. 35, нет. 9. с. 34. Бибкод : 1982PhT....35i..34B. дои : 10.1063/1.2915259.
52. Юри Х., Брикведде Ф., Мерфи Дж. (1932). «Изотоп водорода массы 2». Физический обзор . 39 (1): 164–165. Бибкод : 1932PhRv...39..164U. дои : 10.1103/PhysRev.39.164 .
53. «Дейтерий против Диплогена». Наука. Время . 19 февраля 1934 года. Архивировано из оригинала 15 сентября 2009 года.
54. Коффи (2008): 221-22.
55. Хельменстин, Тодд (22 марта 2018 г.). «Сегодня в истории науки - 23 марта - Гилберт Льюис». Научные заметки и проекты . Проверено 6 августа 2020 г.
56. ДельВеккио, Рик; Писатель, Chronicle Staff (5 августа 2006 г.). «ЧТО УБИЛО ЗНАМЕНИТОГО ХИМИКА? / Пионер 20-го века, которому не удалось получить Нобелевскую премию, возможно, умер от разбитого сердца, предполагает один из поклонников». СФГейт . Проверено 9 марта 2019 г.
57. Шериф Л. (1 июня 2007 г.). «Королевское общество раскрывает сверхсекретные ядерные исследования» . Регистр . ООО "Ситуация Паблишинг " Проверено 3 июня 2007 г.
58. Битва за тяжелую воду: героические подвиги трех физиков. Бюллетень ЦЕРН (Отчет). Европейская организация ядерных исследований . 25 марта 2002 года . Проверено 2 ноября 2015 г.
59. Чанг К. (16 августа 2018 г.). «Разрешение споров о водороде с помощью 168 гигантских лазеров». Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 1 января 2022 года . Проверено 18 августа 2018 г.
60. «Под давлением водород отражает недра гигантских планет» (пресс-релиз). Научный институт Карнеги . 15 августа 2018 года . Проверено 19 августа 2018 г.
61. Массам Т, Мюллер Т, Ригини Б, Шнееганс М, Зичичи А (1965). «Экспериментальное наблюдение образования антидейтрона». Иль Нуово Чименто . 39 (1): 10–14. Бибкод : 1965NCimS..39...10M. дои : 10.1007/BF02814251. S2CID  122952224.
62. Дорфан Д.Э., Идс Дж., Ледерман Л.М., Ли В., Тинг CC (июнь 1965 г.). «Наблюдение антидейтронов». Письма о физических отзывах . 14 (24): 1003–1006. Бибкод : 1965PhRvL..14.1003D. doi :10.1103/PhysRevLett.14.1003.
63. Шардонне П., Орлов Дж., Салати П. (1997). «Производство антиматерии в нашей галактике». Буквы по физике Б. 409 (1–4): 313–320. arXiv : astro-ph/9705110 . Бибкод : 1997PhLB..409..313C. дои : 10.1016/S0370-2693(97)00870-8. S2CID  118919611.

Внешние ссылки

• «Центр ядерных данных». КАЭРИ .
• «Аннотированная библиография по дейтерию». ALSOS: Цифровая библиотека по ядерным вопросам . Лексингтон, Вирджиния: Университет Вашингтона и Ли . Архивировано из оригинала 5 мая 2010 года . Проверено 26 ноября 2019 г. .
• Маллинз, Джастин (27 апреля 2005 г.). «Демонстрация настольного ядерного синтеза». Новый учёный .
• Ллойд, Робин (21 августа 2006 г.). «В Млечном Пути обнаружен пропавший газ». Space.com .