En 1932, H. C. Urey, F. G. Brickwedde et G. M. Murphy mettent en évidence l'existence du deutérium, isotope de l'atome d'hydrogène, en analysant les raies du spectre de Balmer issues d'un résidu lourd de distillation fractionnée d'hydrogène liquide. Ces résultats furent confirmés la même année par W. Bleaknay à l'aide du spectrographe de masse.
Le deutérium est un isotope stable, de numéro atomique 1, de poids atomique 2, 014 102 u et de symbole D ou 21 H. Ce corps simple est présent dans la nature, on le retrouve ainsi dans l'air, l'eau et les molécules organiques. L'hydrogène contient en moyenne 0,0115 p. 100 de deutérium.
Comme l'hydrogène 1H, le deutérium existe à l'état de molécule diatomique. Le dideutérium (D2) est un gaz incolore, liquéfiable à 23,67 K (20,39 K pour la molécule de dihydrogène H2), avec un point triple à 18,72 K.
Un mélange gazeux de dihydrogène (H2) et de dideutérium (D2) conduit à un équilibre entre les trois espèces moléculaires possibles pour les atomes 11 H et 21 H : H2 (molécule de dihydrogène), D2 (molécule de dideutérium) et HD (molécule d'hydrure de deutérium). Cet équilibre isotopique est représenté par l'équation suivante : H2 + D2 ⇆ 2HD.
Tout comme le dihydrogène H2, le dideutérium D2 est constitué de deux formes allotropiques : l'orthodeutérium (molécule dont les deux spins nucléaires sont parallèles) et le paradeutérium (molécule présentant un couplage antiparallèle de spin).
Le dideutérium D2 peut être obtenu par électrolyse de l'eau lourde. On peut aussi le préparer directement par distillation du dihydrogène liquide H2. Ce dernier procédé de production met en œuvre une technologie de pointe (étanchéité absolue, expériences effectuées à basse température).
Une molécule de dioxyde de deutérium ou eau lourde D2O se compose d'un atome d'oxygène et de deux atomes de deutérium. Dans la nature, l'eau contient en moyenne 0,015 p. 100 d'eau lourde.
D2O est séparé de H2O par électrolyse de l'eau. Lors de cette opération, l'hydrogène léger se dégage beaucoup plus rapide […]
… pour nos abonnés, l'article se prolonge sur 1 page…
