Deuterium

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Deuterium

Deutérium

Hydrogène-2
Hydrogen-2.png
General
Nom, Symbole deutérium, 2H
Neutrons 1
Protons 1
Données Physiques
Pr√©sence naturelle 0,015 %
demi-vie Stable
Produit de désintégration Aucun
Masse atomique 2,01355321270 uma u
Spin 1+
Exc√®s d'√©nergie 13135,720 ¬Ī 0,001 keV
√Čnergie de liaison 2224,573 ¬Ī 0,002 keV
D√©sint√©gration √Čnergie (MeV)

Le deut√©rium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrog√®ne. Son noyau atomique poss√®de un proton et un neutron, d'o√Ļ un nombre de masse √©gal √† 2. Le deut√©rium a √©t√© d√©couvert en 1931 par Harold Clayton Urey, un chimiste de l'Universit√© de Columbia, d√©couverte qui lui valut le prix Nobel de chimie en 1934.

Sommaire

Différences entre protium et deutérium

Symbole chimique

L'UICPA recommande de repr√©senter le deut√©rium par le symbole 2H afin de pr√©server l'homog√©n√©it√© de ses d√©nominations, mais tol√®re le symbole D, qui est largement utilis√©. La raison de cette tol√©rance serait √† chercher dans le fait que, de tous les √©l√©ments chimiques, l'hydrog√®ne est celui pour lequel les isotopes ont des diff√©rences de masse relatives les plus √©lev√©es, ce qui n'est pas sans cons√©quences sur leurs propri√©t√©s physicochimiques respectives : la masse atomique du protium 1H est de 1,007825 u alors que celle du deut√©rium 2H est de 2,01355321270 u.

Abondance naturelle

Le deut√©rium existe naturellement √† l'√©tat de traces (typiquement 0,015 % par rapport au protium), √©ventuellement sous forme de dideut√©rium D2, mais sa forme la plus fr√©quente dans l'univers est de loin le deut√©rure d'hydrog√®ne HD, dans lequel un atome de deut√©rium est li√© √† un atome de protium[1].

La pr√©sence de deut√©rium sur Terre, dans le reste du syst√®me solaire et dans le spectre des √©toiles, est une donn√©e importante de la cosmologie physique, car les noyaux 2H ne peuvent s'√™tre form√©s aux abondances observ√©es que lors de la nucl√©osynth√®se primordiale[2]. La pr√©sence d'une fraction, faible mais constante, de deut√©rium partout o√Ļ l'on trouve de l'hydrog√®ne, est un argument en faveur de la th√©orie du Big Bang par rapport √† la th√©orie de l'√©tat stationnaire : on pense que l'abondance relative du deut√©rium par rapport √† l'hydrog√®ne est demeur√©e essentiellement constante depuis la nucl√©osynth√®se primordiale, il y a 13,7 milliards d'ann√©es[3].

Le principal ¬ę producteur ¬Ľ de deut√©rium (par enrichissement ou concentration de deut√©rium utilis√© dans l'eau lourde comme absorbeur de neutrons dans certains types de r√©acteurs nucl√©aires) √©tait le Canada jusqu'en 1997, date de la fermeture de sa derni√®re usine ; depuis, l'Inde aurait pris le relais, √©galement dans le cadre de son industrie nucl√©aire.

Propriétés physicochimiques et effets physiologiques

Par rapport au protium, le deut√©rium se montre l√©g√®rement plus visqueux[4] et, du point de vue chimique, pr√©sente un effet isotopique significatif : il est un peu moins r√©actif que le protium, et forme des liaisons (liaison covalente et liaison hydrog√®ne) l√©g√®rement plus fortes. Absorber de l'eau lourde plut√īt que de l'eau naturelle n'est pas sans cons√©quences sur l'organisme, des exp√©riences sur des animaux de laboratoire indiquant que les effets les plus notables se manifestent en premier au niveau des cellules √† division rapide, en affectant les mitoses et acc√©l√©rant ainsi la d√©gradation des tissus (cf. l'article ¬ę eau lourde ¬Ľ).

Des probl√®mes digestifs commencent √† surgir chez les animaux avec un taux de remplacement physiologique de l'ordre de 25 %, ainsi que des probl√®mes de st√©rilit√© dus au fait que les m√©ioses sont bloqu√©es autant que les mitoses. On a observ√© que, dans ces conditions, les plantes cessent de cro√ģtre et que les graines cessent de germer. A un taux de deut√©ration voisin de 50 %, les eucaryotes sont atteints de l√©sions l√©tales (chez les animaux, d√©faillances graves au niveau de l'intestin et des os, notamment) tandis que les procaryotes survivent dans l'eau lourde pure, affect√©s semble-t-il simplement par une croissance ralentie[5].

Caractéristiques

Applications

L'eau lourde peut être concentrée par l'homme, et sert principalement de modérateur des neutrons dans les réacteurs nucléaires de type Canadien (réacteurs type Candu) ou Argentin (deux PHWR de conception Siemens).

Le deut√©rium est et sera √©galement utilis√© dans les futurs r√©acteurs √† fusion nucl√©aire contr√īl√©e, car il repr√©sente un des deux principaux √©l√©ments du combustible de la fusion, l'autre √©tant le tritium. La d√©tention de deut√©rium est par cons√©quent une mati√®re nucl√©aire r√©glement√©e (Article R1333-1 du code de la d√©fense).

Dans la culture populaire

  • Le deut√©rium est amplement mis en avant dans les jeux en ligne OGame, Nalayna et Xspace (http://Xpace.sup.fr) o√Ļ il sert essentiellement de carburant pour vaisseaux spatiaux et au d√©veloppement de technologies dans les laboratoires. Il y sert aussi de consommable pour les centrales √† fusion, pour cr√©er de l'√©nergie.
  • Dans l'univers de Warhammer 40,000, certaines armes utilisent le deut√©rium.
  • Dans l'univers de science-fiction Star Trek, le deut√©rium est utilis√© dans le syst√®me de propulsion des astronefs.
  • Dans l'univers de Stargate, le deut√©rium est utilis√© pour alimenter une centrale √† fusion contr√īl√© sur la plan√®te "Euronda"

Notes et références

  1. ‚ÜĎ IUPAC Commission on Nomenclature of Inorganic Chemistry, ¬ę Names for Muonium and Hydrogen Atoms and their Ions ¬Ľ, dans Pure and Applied Chemistry, vol. 73, 2001, p. 377‚Äď380 [[pdf] texte int√©gral lien DOI] 
  2. ‚ÜĎ Le deut√©rium peut √©galement √™tre form√© par des radioactivit√©s exotiques, interm√©diaires entre la radioactivit√© őĪ et la fission spontan√©e, et qu'on appelle la radioactivit√© de clusters.
  3. ‚ÜĎ Lawrence M. Krauss & Robert J. Scherrer ¬ę The End of Cosmology? ¬Ľ - Scientific American, mars 2008
  4. ‚ÜĎ (en) David R. Lide.,, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005, 2005 
  5. ‚ÜĎ D. J. Kushner, Alison Baker, and T. G. Dunstall, ¬ę Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds ¬Ľ, dans Can. J. Physiol. Pharmacol., vol. 77, no 2, 1999, p. 79‚Äď88 [lien PMID lien DOI] 

Voir aussi

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  • deuterium ‚ÄĒ DEUT√ČRIUM s.n. v. deuteriu. Trimis de LauraGellner, 13.09.2007. Sursa: DN ‚Ķ   Dic»õionar Rom√Ęn

  • deuterium ‚ÄĒ 1933, coined by U.S. chemist Harold C. Urey, with Mod.L. ending, from Gk. deuterion, neut. of deuterios having second place. So called because it is twice the mass of hydrogen ‚Ķ   Etymology dictionary

  • deuterium ‚ÄĒ ‚Ėļ NOUN Chemistry ‚Ė™ a stable isotope of hydrogen with a mass approximately twice that of the usual isotope. ORIGIN Latin, from Greek deuteros second ‚Ķ   English terms dictionary

  • deuterium ‚ÄĒ ‚ėÜ deuterium [doÕěo tir‚Ä≤ńď …ôm, dyoÕěotir‚Ä≤ńď …ôm ] n. [ModL: see DEUTERO & IUM] a hydrogen isotope used in nuclear reactors, accelerators, etc.: symbol, D; at. wt., 2.0141: see HEAVY WATER ‚Ķ   English World dictionary

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