Il deuterio (dal greco antico: δεύτερος?, déuteros, "secondo") è un isotopo stabile dell'idrogeno il cui nucleo (chiamato deutone o deuterone) è composto da un protone e un neutrone.
Nonostante non sia propriamente un elemento chimico a sé stante, si utilizza il simbolo 2H o D per indicarlo.
Fu scoperto nel 1931 da Harold Urey, che per questo vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1934.
La sua abbondanza isotopica è pari a 0,015% (0,030% in termini di massa). Come l'isotopo dell'idrogeno più comune, il prozio, a temperatura e pressione ambiente il deuterio forma un gas di molecole biatomiche con formula 2H2 o D2. Sulla terra si trova in natura in minima percentuale nella molecola dell'acqua, da cui può essere prodotta artificialmente acqua arricchita in deuterio, l'acqua pesante.
Caratteristiche chimico-fisiche
Dati a circa 18 K (punto triplo) per D2 :
- densità:
- ghiaccio: 195 kg/m³
- gas: 0,452 kg/m³
- viscosità: 1,3×10−6 kg/m·s
- calore specifico:
- ghiaccio: 2950 J/kg·K
- gas: 5200 J/kg·K
Utilizzo
Viene prodotto e utilizzato per realizzare la fusione nucleare tramite la reazione col trizio:
- D + T → 4He + n + 17,6 MeV
che risulta essere particolarmente adatta grazie all'alta sezione d'urto ed alla notevole energia generata dalla singola reazione.
Deuterio ultradenso
L'esistenza di deuterio ultradenso è stata suggerita da risultati sperimentali in una pubblicazione dei ricercatori dell'Università di Göteborg Shahriar Badiei, Patrik U. Andersson e Leif Holmild. Il materiale sarebbe un milione di volte più denso rispetto al deuterio in natura, molto più denso del nucleo del Sole[1][2]. Una delle due forme ipotizzate per questi cristalli prevede degli elettroni "fissi" attorno ai quali orbiterebbero i nuclei D. Questo materiale sarebbe di gran lunga il più denso mai prodotto dalla scienza umana: un centimetro cubico avrebbe una massa di 130 chilogrammi[3] e una sfera del raggio di 250 metri una gravità superficiale pari al 92% di quella terrestre.[4] I ricercatori suggeriscono che questa forma ultra densa di deuterio faciliterebbe notevolmente l'operatività dei reattori a fusione a confinamento inerziale tramite raggi laser[5][6][3].
Note
- ^ S. Badiei, P. U. Andersson and L. Holmlid, "Fusion reactions in high-density hydrogen: A fast route to small-scale fusion?"
Int. J. Hydr. Energy 34 (2009) 487-495.
- ^ S. Badiei, P. U. Andersson and L. Holmlid, "High-energy Coulomb explosions in ultra-dense deuterium: Time-of-flight mass spectrometry with variable energy and flight length". Int. J. Mass Spectrom. 282 (2009) 70-76 doi:10.1016/j.ijms.2009.02.014.
- ^ a b Patrik U. Andersson, Leif Holmlid, Ultra-dense deuterium: A possible nuclear fuel for inertial confinement fusion (ICF), Physics Letters A, In Press, Corrected Proof, Available online 1 July 2009, ISSN 0375-9601, DOI: 10.1016/j.physleta.2009.06.046.
- ^ (EN) Gravity Calculator for Astronomical Bodies Based on Radius and Density, su Eric James Stone.
- ^ Deuterio ultradenso per l'energia nucleare del futuro [collegamento interrotto], su enel.it, Enel, maggio 2009.
- ^ Deuterio ultradenso prodotto in laboratorio, su lescienze.espresso.repubblica.it, Le Scienze, 13 maggio 2009.
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