DÖTERYUM OKSİT

CAS NUMARASI: 7789-20-0

EC NUMARASI: 232-148-9

MOLEKÜLER FORMÜL: D2O (H2O)

MOLEKÜLER AĞIRLIK: 20.028

IUPAC ADI: döteryumlu su

Döteryum Oksit (Ağır Su, 2H2O, D2O), ortak hidrojen-1 izotopu (1H veya H, protium olarak da adlandırılır) yerine yalnızca döteryum (2H veya D, ağır hidrojen olarak da bilinir) içeren bir su şeklidir. normal sudaki hidrojenin çoğu.
Daha ağır hidrojen izotopunun mevcudiyeti, suya farklı nükleer özellikler verir ve kütlenin artması, normal suya kıyasla biraz farklı fiziksel ve kimyasal özellikler verir.
Döteryum Oksit, döteryumlu bir bileşiktir ve bir sudur.

Döteryum Oksit, DNA etiketleme aktivitesine sahip, 2 atom döteryum (D) ve bir oksijen atomu (2D2O) içeren kararlı, radyoaktif olmayan izotopik bir su şeklidir.
Döteryum oksitin yutulması üzerine, 2H, yeni bölünmüş hücrelerin DNA'sının deoksiriboz parçasına dahil edilir.
B-hücreli kronik lenfositik lösemi (B-CLL) durumunda olduğu gibi hızla bölünen hücreler, döteryum oksit ile etiketlenebilir ve gaz kromatografisi ve/veya kütle spektrometrisi kullanılarak ölçülebilir.

Açıklama:
Döteryum, bir nötron ve bir proton içeren bir çekirdeğe sahip bir hidrojen izotopudur; bir protium (normal hidrojen) atomunun çekirdeği sadece bir protondan oluşur.
Ek nötron, bir döteryum atomunu, bir protiyum atomunun kabaca iki katı kadar ağır yapar.
Bir Döteryum Oksit molekülü, sıradan "hafif" suyun iki protium atomunun yerine iki döteryum atomuna sahiptir.

Aslında, IUPAC Altın Kitabı tarafından tanımlandığı şekliyle Döteryum Oksit terimi, normalden daha yüksek oranda hidrojen atomunun protyum yerine döteryum olduğu suya da atıfta bulunabilir.
Karşılaştırma için, sıradan su (bir döteryum standardı için kullanılan "sıradan su") milyon hidrojen atomu başına yalnızca yaklaşık 156 döteryum atomu içerir, yani hidrojen atomlarının %0.0156'sı ağır tiptedir.
Bu nedenle, Altın Kitap tarafından tanımlanan Döteryum Oksit, hidrojen-döteryum oksit (HDO) ve döteryum oranının normalden daha büyük olduğu diğer D2O, H2O ve HDO karışımlarını içerir.
Örneğin, CANDU reaktörlerinde kullanılan Döteryum Oksit, çoğunlukla döteryum oksit D2O, aynı zamanda bir miktar hidrojen-döteryum oksit (HDO) ve daha az miktarda sıradan hidrojen oksit H2O içeren oldukça zenginleştirilmiş bir su karışımıdır.

Döteryum Oksit, hidrojen atomu fraksiyonu ile %99.75 zenginleştirilmiştir; bu, hidrojen atomlarının %99.75'inin ağır tipte olduğu anlamına gelir; ancak, Altın Kitap anlamında Döteryum Oksit'in bu kadar zenginleştirilmesine gerek yoktur.
Bu makalenin Döteryum Oksit kullandığı yerde, D2O anlamına gelir.
Bununla birlikte, bir Döteryum Oksit molekülünün ağırlığı, normal bir su molekülününkinden önemli ölçüde farklı değildir, çünkü suyun moleküler ağırlığının yaklaşık %89'u iki hidrojen atomundan ziyade tek oksijen atomundan gelir.

Döteryum Oksit radyoaktif değildir.
Döteryum Oksit'in saf formunda sudan yaklaşık %11 daha büyük bir yoğunluğa sahiptir, ancak bunun dışında fiziksel ve kimyasal olarak benzerdir.
Bununla birlikte, döteryum içeren sudaki (özellikle biyolojik özellikleri etkileyen) çeşitli farklılıklar, yaygın olarak bulunan herhangi bir izotop ikameli bileşikten daha büyüktür, çünkü döteryum, en hafif izotoptan iki kat daha ağır olması bakımından ağır kararlı izotoplar arasında benzersizdir.

Bu fark, suyun hidrojen-oksijen bağlarının gücünü arttırır ve bu da bazı biyokimyasal reaksiyonlar için önemli olan farklılıklara neden olmak için yeterlidir.
İnsan vücudu doğal olarak, zararsız olan yaklaşık beş gram Döteryum Oksit'e eşdeğer döteryum içerir.
Yüksek organizmalarda suyun büyük bir kısmı (> %50) Döteryum Oksit ile değiştirildiğinde, sonuç hücre fonksiyon bozukluğu ve ölümdür.

Döteryum Oksit ilk olarak 1932'de, döteryumun keşfinden birkaç ay sonra üretildi.
1938'in sonlarında nükleer fisyonun keşfi ve birkaç nötron yakalayan bir nötron moderatörüne duyulan ihtiyaç ile, Döteryum Oksit erken nükleer enerji araştırmalarının bir bileşeni haline geldi.
O zamandan beri, Döteryum Oksit, hem güç üreten hem de nükleer silahlar için izotop üretmek üzere tasarlanan bazı reaktör türlerinde önemli bir bileşen olmuştur.

Bu Döteryum Oksit reaktörleri, hizmetten çıkarma aşamasında radyolojik ve toz patlaması tehlikeleri oluşturan grafit moderatörleri kullanmadan doğal uranyum üzerinde çalışabilme avantajına sahiptir.
Grafit moderatörlü Sovyet RBMK tasarımı, Çernobil felaketine yol açan reaktör tasarımındaki bir dizi kusurdan biri olan pozitif boşluk katsayısını üreten zenginleştirilmiş uranyum veya Döteryum Oksit (bunun yerine sıradan "hafif" suyla soğutulan) kullanmaktan kaçınmaya çalıştı.
Modern reaktörlerin çoğu, moderatör olarak sıradan suyla zenginleştirilmiş uranyum kullanır.

Fiziksel özellikler:
Su ve Döteryum Oksit'in fiziksel özellikleri birkaç açıdan farklılık gösterir.
Döteryum Oksit, belirli sıcaklıkta hafif sudan daha az ayrışır ve D+ iyonlarının gerçek konsantrasyonu, aynı sıcaklıktaki hafif su numunesi için  H+ iyonlarından daha azdır.
Aynısı OD− ve  OH− iyonları için de geçerlidir.
Döteryum Oksit için Kw D2O (25.0 °C) = 1.35 × 10−15 ve [D+ ], nötr su için [OD− ]'ye eşit olmalıdır.
Böylece pKw D2O = p[OD−] + p[D+] = 7,44 + 7,44 = 14,87 (25,0 °C) ve nötr Döteryum Oksit'in 25.0 °C'deki p[D+] değeri 7,44'tür.

Döteryum Oksitin pD'si genellikle bir pH (görünür) değeri veya pHa veren pH elektrotları kullanılarak ölçülür ve çeşitli sıcaklıklarda gerçek bir asidik pD, doğrudan pH metre ölçülen pHa'dan tahmin edilebilir, öyle ki pD+ = pHa (görünür okuma pH metre) + 0.41.
Alkali koşullar için elektrot düzeltmesi, Döteryum Oksit için 0.456'dır.
Alkalin düzeltmesi daha sonra pD+ = pHa(pH metreden görünen okuma) + 0.456'dır.
Bu düzeltmeler, 0.44'lük p[D+] ve p[OD-]'deki farklılıklardan Döteryum Oksit'teki karşılık gelenlerden biraz farklıdır.

Döteryum Oksit sıradan sudan %10,6 daha yoğundur ve Döteryum Oksit'in fiziksel olarak farklı özellikleri, donmuş bir numune normal suya düşürülürse batacağı için ekipman olmadan görülebilir.
Su buz gibiyse, ağır buzun daha yüksek erime sıcaklığı da gözlemlenebilir: 3,7 °C'de erir ve bu nedenle buz gibi normal suda erimez.

Erken bir deney, sıradan ve Döteryum Oksit arasında tat açısından "en ufak bir fark" olmadığını bildirdi.
Bir çalışma, Döteryum Oksit'in insanlar için "belirgin bir şekilde daha tatlı" olduğu ve TAS1R2/TAS1R3 tat reseptörünün aracılık ettiği sonucuna varmıştır.
Damıtılmış normal su ile Döteryum Oksit arasında bir seçim yapılan fareler, kokuya dayalı olarak Döteryum Oksit'ten kaçınabildi ve farklı bir tada sahip olabilir.
Bazı insanlar sudaki minerallerin tadı etkilediğini bildirmiştir, örn. potasyum, sert suya tatlı bir tat verir, ancak mineral içeriğinin yanı sıra suda algılanan tadın birçok faktörü vardır.

Döteryum Oksit, hafif suyun karakteristik mavi renginden yoksundur; Bunun nedeni, hafif suda görünür spektrumun kırmızı kısmında zayıf absorpsiyona neden olan moleküler titreşim harmoniklerinin kızılötesine kaydırılması ve bu nedenle Döteryum Oksit kırmızı ışığı emmemesidir.
"Saf" yarı Döteryum Oksit için hiçbir fiziksel özellik listelenmemiştir, çünkü bu bir yığın sıvı olarak kararsızdır.
Sıvı halde, birkaç su molekülü her zaman iyonize haldedir, bu da hidrojen atomlarının farklı oksijen atomları arasında değiş tokuş yapabileceği anlamına gelir.

Yarı Döteryum Oksit, teorik olarak, kimyasal bir yöntemle [daha fazla açıklama gerekli] oluşturulabilir, ancak hızla, %25 hafif su, %25 Döteryum Oksit ve %50 yarı Döteryum Oksitten oluşan dinamik bir karışıma dönüşecektir.
Bununla birlikte, gaz fazında yapılmışsa ve doğrudan bir katıya bırakılmışsa, buz şeklinde yarı döteryum oksit stabil olabilir.
Bunun nedeni, standart sıcaklıklarda gaz fazında su buharı molekülleri arasındaki çarpışmaların neredeyse tamamen ihmal edilebilir olması ve kristalleştiğinde, katı buzun katı kafes yapısı nedeniyle moleküller arasındaki çarpışmaların tamamen sona ermesidir.

Üretme:
Dünya'da, döteryumlu su, HDO, normal suda 3.200'de yaklaşık 1 molekül oranında doğal olarak bulunur.
Bu, 6.400 hidrojen atomundan 1'inin, ağırlıkça (hidrojen ağırlığı) 3.200'de 1 kısım olan döteryum olduğu anlamına gelir.
HDO, normal sudan damıtma veya elektroliz yoluyla ve ayrıca tümü kinetik izotop etkisinden yararlanan çeşitli kimyasal değişim işlemleriyle ayrılabilir.
Kısmi zenginleştirme, belirli buharlaşma koşulları altında doğal su kütlelerinde de meydana gelir.
(Döteryumun sudaki izotopik dağılımı hakkında daha fazla bilgi için bkz. Viyana Standardı Ortalama Okyanus Suyu.) Teoride, Döteryum Oksit için döteryum bir nükleer reaktörde oluşturulabilir, ancak sıradan sudan ayırma en ucuz toplu üretim sürecidir.

İki hidrojen izotopu arasındaki kütle farkı, sıfır noktası enerjisinde bir farka ve dolayısıyla reaksiyon hızında küçük bir farka dönüşür.
HDO suyun önemli bir parçası haline geldiğinde, su molekülleri hidrojen atomlarını çok sık takas ettiğinden Döteryum Oksit daha yaygın hale gelir.
Damıtma veya elektroliz yoluyla saf Döteryum Oksit üretimi, büyük bir dizi damıtma cihazı veya elektroliz odası gerektirir ve büyük miktarda güç tüketir, bu nedenle genellikle kimyasal yöntemler tercih edilir.

Döteryum Oksit üretmek için en uygun maliyetli süreç, 1943'te Karl-Hermann Geib ve Jerome S. Spevack tarafından paralel olarak geliştirilen ikili sıcaklık değişim sülfür sürecidir (Girdler sülfür süreci olarak bilinir).
Graham M. Keyser tarafından patenti alınan alternatif bir işlem, daha sonra fiziksel yollarla ayrılabilen döteryum florür oluşturmak üzere döteryumlu hidroflorokarbonları seçici olarak ayrıştırmak için lazerler kullanır.
Bu proses için enerji tüketimi Girdler sülfür prosesinden çok daha az olmasına rağmen, gerekli hidroflorokarbonları temin etme masrafından dolayı bu metot şu anda ekonomik değildir.

UYGULAMALAR
Nükleer manyetik rezonans:
Döteryum Oksit, ilgilenilen nüklid hidrojen ise çözücü olarak su kullanıldığında nükleer manyetik rezonans spektroskopisinde kullanılır.
Bunun nedeni, hafif su (1H2O) çözücü moleküllerinden gelen sinyalin, içinde çözünen ilgilenilen molekülden gelen sinyale müdahale etmesidir.
Döteryum farklı bir manyetik momente sahiptir ve bu nedenle hidrojen-1 rezonans frekansında 1H-NMR sinyaline katkıda bulunmaz.

Bazı deneyler için, bir bileşik üzerindeki kararsız hidrojenlerin, yani bir moleküldeki bazı konumlarda H+ iyonları olarak kolaylıkla değiş tokuş edebilen hidrojenlerin belirlenmesi istenebilir.
Bazen bir D2O sarsıntısı olarak adlandırılan D2O ilavesiyle, kararsız hidrojenler değişir ve döteryum (2H) atomları ile değiştirilir.
Moleküldeki bu pozisyonlar daha sonra 1H-NMR spektrumunda görünmez.

Belirtildiği gibi, modern ticari Döteryum Oksit neredeyse evrensel olarak döteryum oksit olarak adlandırılır ve satılır.
Döteryum Oksit çoğunlukla %98 zenginleştirmeden %99.75-99.98 döteryum zenginleştirmeye (nükleer reaktör derecesi) ve bazen daha da yüksek izotopik saflığa kadar çeşitli saflık derecelerinde satılmaktadır.

Organik Kimya:
Döteryum oksit, genellikle organik bileşiklerin özel olarak etiketlenmiş izotopologlarını hazırlamak için döteryum kaynağı olarak kullanılır.
Örneğin, ketonik karbonil gruplarına bitişik C-H bağları, asit veya baz katalizi kullanılarak C-D bağları ile değiştirilebilir.
Dimetil sülfoksit ve metil iyodürden yapılan trimetilsülfoksinyum iyodür, döteryum oksitten yeniden kristalleştirilebilir ve daha sonra her ikisi de döteryum etiketli olan metil iyodür ve dimetil sülfoksiti yeniden oluşturmak için ayrıştırılabilir.
Döteryum ve trityum ile özel çift etiketlemenin tasarlandığı durumlarda, araştırmacı, yaşa ve kökene bağlı olarak döteryum oksidin bir miktar trityum içerebileceğinin farkında olmalıdır.

Kızılötesi spektroskopi:
Çözeltideki proteinlerin FTIR spektrumlarını toplarken genellikle su yerine döteryum oksit kullanılır.
H2O, proteinlerin amid I bölgesi ile örtüşen güçlü bir bant oluşturur.
D2O'dan gelen bant, amid I bölgesinden uzağa kaydırılır.

Nötron moderatörü:
Döteryum Oksit, belirli nükleer reaktör türlerinde kullanılır; burada nötronları yavaşlatmak için bir nötron moderatörü görevi görür, böylece bölünebilir uranyum-235 ile reaksiyona girme olasılıkları, nötronları fisyon olmadan yakalayan uranyum-238'den daha fazladır.
CANDU reaktörü bu tasarımı kullanır. Hafif su aynı zamanda bir düzenleyici görevi görür, ancak hafif su, Döteryum Oksit'ten daha fazla nötron emdiği için, bir reaktör moderatörü için hafif su kullanan reaktörler, doğal uranyum yerine zenginleştirilmiş uranyum kullanmalıdır, aksi takdirde kritiklik imkansızdır.
SSCB'deki RBMK reaktörleri gibi eski güç reaktörlerinin önemli bir kısmı, soğutma için normal su, moderatör olarak grafit kullanılarak inşa edildi. Bununla birlikte, güç reaktörlerinde grafit tehlikesi (kısmen Çernobil felaketine yol açan grafit yangınları), standart reaktör tasarımlarında grafitin sona ermesine yol açmıştır.

Uranyum zenginleştirme gerektirmedikleri için, Döteryum Oksit reaktörleri nükleer çoğalma açısından daha fazla endişe kaynağıdır.
Plütonyumun yakıttan kimyasal olarak ayrılması, U-235'in doğal uranyumdan izotopik olarak ayrılmasından daha kolay olduğu için, plütonyumun yetiştirilmesi ve çıkarılması, bir nükleer silah inşa etmek için nispeten hızlı ve ucuz bir yol olabilir.
Mevcut ve geçmiş nükleer silahlara sahip devletler arasında İsrail, Hindistan ve Kuzey Kore ilk olarak doğal uranyum yakan Döteryum Oksit ılımlı reaktörlerden plütonyumu kullanırken, Çin, Güney Afrika ve Pakistan ilk olarak yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum kullanarak silahlar yaptı.

Ancak ABD'de, ilk deneysel atom reaktörü (1942), Trinity testi için plütonyum üreten Manhattan Projesi Hanford üretim reaktörleri ve Şişman Adam bombaları, hepsi normal su ile birleştirilmiş saf karbon (grafit) nötron moderatörleri kullandı. soğutma boruları.
Ne zenginleştirilmiş uranyum ne de Döteryum Oksit ile işlev gördüler.
Rus ve İngiliz plütonyum üretimi de grafit kontrollü reaktörler kullandı.

CANDU veya Atucha tasarımları gibi sivil Döteryum Oksit güç reaktörlerinin askeri bölünebilir malzemeler üretmek için kullanıldığına dair hiçbir kanıt yoktur.
Halihazırda nükleer silahlara sahip olmayan ülkelerde, bu tesislerdeki nükleer malzeme, herhangi bir sapmayı önlemek için IAEA'nın güvencesi altındadır.

Nükleer silah programlarında kullanım potansiyeli nedeniyle, büyük endüstriyel miktarlarda Döteryum Oksit bulundurma veya ithalat/ihracatı birçok ülkede hükümet kontrolüne tabidir.
Döteryum Oksit ve Döteryum Oksit üretim teknolojisi tedarikçileri, tipik olarak IAEA (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı) tarafından yönetilen önlemleri ve malzeme muhasebesini Döteryum Oksit'e uygular.
(Avustralya'da, 1987 Nükleer Silahların Yayılmasını Önleme (Korumalar) Yasası.) ABD ve Kanada'da, endüstriyel olmayan miktarlarda Döteryum Oksit (yani, gram ila kg aralığında), kimyasal tedarik bayileri ve dünyanın eski büyük üreticisi Ontario Hydro gibi ticari şirketler.

nötrino dedektörü:
Sudbury, Ontario'daki Sudbury Nötrino Gözlemevi (SNO), Atomic Energy of Canada Limited'den ödünç alınan 1.000 ton Döteryum Oksit kullanıyor.
Nötrino detektörü, kozmik ışınların ürettiği müonlardan korumak için bir madende 6,800 fit (2,100 m) yeraltındadır.
SNO, Güneş'te füzyon yoluyla üretilen elektron tipi nötrinoların (teoriye göre Güneş'in doğrudan üretmesi gereken tek tip) yolda başka tür nötrinolara dönüşüp dönüşemeyeceği sorusunu yanıtlamak için inşa edildi. Dünya.
SNO, elektron tipi nötrinolardan üretilen yüksek enerjili elektronlardan, döteryumdaki nötronlarla yüklü akım (CC) etkileşimlerine girerek onları protonlara ve elektronlara dönüştürürken, sudaki Cherenkov radyasyonunu tespit eder (ancak, yalnızca elektronlar üretmek için yeterince hızlıdır). Tespit için Cherenkov radyasyonu).

SNO ayrıca, nötrino'nun enerjiyi elektrona aktardığı ve daha sonra CC olayları tarafından üretilenden ayırt edilebilen Cherenkov radyasyonu üretmeye devam ettiği nötrino elektron saçılımı (ES) olaylarını da algılar.
Bu iki reaksiyondan ilki yalnızca elektron tipi nötrinolar tarafından üretilirken, ikincisine tüm nötrino tatları neden olabilir.
Döteryum kullanımı SNO işlevi için kritik öneme sahiptir, çünkü nötrinoların üç "tadının" (tipi) tümü üçüncü tip bir reaksiyonda, herhangi bir nötrino tipinin (elektron, müon, veya tau) bir döteryum çekirdeğinden (döteron) saçılır ve bir nötr akım (NC) etkileşimi yoluyla gevşek bağlı dötronu serbest bir nötron ve protona parçalamak için yeterli enerjiyi aktarır.

Bu olay, serbest nötron, karakteristik yakalama gama ışınlarının emisyonuna neden olarak, Döteryum Oksit içinde kasıtlı olarak çözünen NaCl'den bulunan 35Cl− tarafından emildiğinde tespit edilir.
Böylece, bu deneyde, Döteryum Oksit sadece Cherenkov radyasyonunu üretmek ve görselleştirmek için gerekli olan şeffaf ortamı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda egzotik mu tipi (μ) ve tau (τ) nötrinoları tespit etmek için döteryumun yanı sıra emici olmayan bir moderatör sağlar. Bu reaksiyondan serbest nötronları, kolayca tespit edilen bir nötronla aktive olan izotop tarafından absorbe edilene kadar korumak için ortam.

Döteryum oksit (D2O), yani "ağır su", 2H veya D izotopunun iki atomunu içeren su şeklidir.
Döteryum Oksit terimi aynı zamanda 2H atomlarının sadece 1H atomlarının bazılarının yerini aldığı su için de kullanılır.
Bu durumda, iki izotop arasındaki hızlı değişim, D2O'nun iki katı kadar "yarı ağır" HDO molekülü oluşturur.

Onlarca yıldır D2O, birçok kimyasal uygulamada son derece yararlı olmuştur.
D2O solventindeki reaksiyon hızı ile H2O'daki reaksiyon hızı arasındaki fark, genellikle reaksiyonun mekanizması hakkında ipuçları sağlar.
Bu, özellikle su reaktanlardan biriyse önemlidir.

Bazı nükleer reaktörlerde, D2O, nötronları, fisyon yapmayan 238U yerine bölünebilir 235U ile reaksiyona girecek şekilde yavaşlatmak için kullanılır, böylece uranyum zenginleştirme ihtiyacını ortadan kaldırır.
Döteryum Oksit, ≈6 kat daha büyük termal nötron yakalama kesiti nedeniyle bu kullanım için H2O'dan üstündür.

Döteryumlu bir çözücü olan döteryum oksit, NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) analizleri için standart bir pürite çözücüdür.
Sıvı döteryum oksidin çeşitli termodinamik özellikleri (moleküller arası titreşim frekansları, hidrojen bağının enerjisi, serbest enerji, entalpi ve entropi gibi) değerlendirilmiştir.
D2O için iyonizasyon sabiti (5-50°C aralığında), pK değerleri (25°C'de) ve entalpi, entropi, ısı kapasitesi değişimi (D2O'nun ayrışması için) rapor edilmiştir.

Uygulama
Döteryum oksit kullanılabilir:
-Trifloroasetik asit-d'yi trifloroasetik anhidrit ile reaksiyona sokarak hazırlamak.
- Rutenyum katalizörü varlığında H/D değişim reaksiyonu yoluyla β-karbon pozisyonundaki birincil ve ikincil alkoller için bir döterasyon maddesi olarak.
-Bir paladyum kompleksi varlığında (E)-1,2-dideuterioalkenler oluşturmak için alkinler için bir döteryum transfer reaktifi olarak heksametildisilan ile birlikte.

Döteryum oksit (Ağır su, Su-d2, D2O) NMR ile niceleme deneyleri sırasında iç standart ve numunenin çözünmesi için çözücü olarak kullanılmıştır.
Döteryum Oksit, tris(2,2'-bipiridil)diklororutenyum(II) heksahidrat Ru(bpy)3'ün çözünmesi için kullanılmıştır.

"Ağır su" veya "döteryum suyu" olarak da bilinen döteryum oksit, oksijenin ve hidrojenin ağır izotopunun, yani döteryumun bileşiğidir.
Döteryum Oksit, yoğunluğu H₂O'dan büyük olduğu ve kimyasal formülü D₂O olduğu için ağır su olarak adlandırılır.
Döteryum, çekirdeğinde bir nötron ve proton içerir, bu da onu yalnızca bir proton içeren protiyumdan (hidrojen) iki kat daha ağır yapar.
Döteryum oksit, normal sıcaklık ve basınçta renksiz ve kokusuz bir sıvıdır.
Sıradan su ile karşılaştırıldığında, kimyasal özelliği 1.10775 (25 ℃) özgül ağırlığı, 3.82 ℃ erime/donma noktası ve 101.42 ℃ kaynama noktası ile nispeten aktif değildir.
Döteryum Oksit molekülleri arasındaki hidrojen bağı kuvveti ve ilişki derecesi, sıradan su moleküllerininkinden daha güçlüdür.
1991 yılına kadar üretilen D₂O miktarı yaklaşık 30.000 ton1 idi.
H₂O'daki D₂O'nun Dünya üzerindeki konsantrasyonu 150-200 ppm'dir.
Döteryum Oksit, D₂O'nun Mars kutup başlıklarının buzunda çok daha bol olduğu varsayılmıştır.

Saf Döteryum Oksit, D₂O, 2H veya D sembolleri ile gösterilen hidrojen, döteryumun ağır kararlı izotopunun oksitidir.
Fiziksel ve kimyasal olarak sıradan “hafif” su H₂O ile hemen hemen aynıdır, ancak yoğunluğu %10 daha fazladır.
Döteryum Oksit, bileşiğe "ağır su" takma adını veren bu yüksek yoğunluktur.

D2O'nun elektronik endüstrileri uygulaması:
Optik Işık Yayan Diyot (OLED'ler)
Hidrojen/döteryum birincil kinetik izotop etkisi, OLED malzemelerinin bozunma mekanizması hakkında faydalı bilgiler sağlar. Bu nedenle, OLED'deki kararsız C-H bağlarının C-D bağları ile değiştirilmesi, verimlilik kaybı olmaksızın cihazın kullanım ömrünü beş kat artırır13.

Optik fiberler
Optik fiberlerde D2O'dan çıkarılan ve Si'ye bırakılan döteryum, normal çalışma aralığının dışında olan 1620 nm dalga boyuna kaydırarak absorpsiyon kayıplarını azaltır, böylece fiber optik hizmet ömrünü ve verimliliğini birkaç kat artırır16.

Diğer uygulamalar
Döteryum oksit, yarı iletken endüstrileri için gerekli olan döteryum gazının üretimi için ağır su elektrolizi sürecinde rutin olarak kullanılmaktadır.
Örneğin, hidrojenin döteryum ile değiştirilmesi, izotop kinetik etkisi nedeniyle metal oksit yarı iletken transistörlerde sıcak elektron bozunma etkilerini büyük ölçüde azaltır.
Transistör ömründe 10-50 kat artış bildirilmiştir17.
Döteryum oksit ayrıca hidroloji, ekoloji, entomoloji, madencilik endüstrisi ve izleme çalışmalarının gerekli olduğu ancak radyoaktif izotopların kullanılmasının geçerli olmadığı diğer durumlarda radyoaktif olmayan izleyici olarak kullanılır18–20.

Çözüm
Çağdaş araştırmalarda D2O, in-vivo metabolik fenotiplerin daha bütünsel bir resmini oluşturmak için fırsatlar sunarak, klinik uygulamalarda ve gelişmekte olan kişiselleştirilmiş tıp alanında gelişme için benzersiz bir platform sağlar9.
Döteryum Oksit, çocuk felci aşısı da dahil olmak üzere aşıların stabilitesini soğutma olmaksızın uzun süreler boyunca koruyabilir21.
Yüksek teknoloji ve elektronik endüstrisinde döteryum oksit, OLED'lerin ömrünü ve performansını artırır ve optik fiberlerin hizmet ömrünü ve verimliliğini artırır.
Döteryum oksit, nükleer manyetik rezonans spektroskopisinde (NMR) kullanılır.

"Ağır su" veya "döteryum suyu" olarak da bilinen döteryum oksit, iki atom döteryum ve bir oksijen atomundan oluşan bir moleküldür.
Döteryum Oksit, yoğunluğu H₂O'dan büyük olduğu ve kimyasal formülü D₂O olduğu için ağır su olarak adlandırılır.
Döteryum oksit, H/D ikamesinin farmasötik maddenin yarı ömrünü arttırdığı farmakolojide kullanılır ve genellikle ilacın farmakokinetiğini olumlu yönde etkiler.

Döteryum oksit, yarı iletken endüstrileri için gerekli olan döteryum gazının üretimi için ağır su elektrolizi sürecinde rutin olarak kullanılır.
Örneğin, hidrojenin döteryum ile değiştirilmesi, izotop kinetik etkisi nedeniyle metal oksit yarı iletken transistörlerde sıcak elektron bozunma etkilerini büyük ölçüde azaltır.

"Ağır su" olarak da adlandırılan Döteryum Oksit, kimyasal formül D2O'ya sahiptir.
D sembolü ile ifade edilen döteryum atomu bir hidrojen izotopudur.
D2O ve "normal" su H2O arasındaki fark, hidrojen atomunun çekirdeğinde yatar: protium olarak da adlandırılan hidrojen 1H'nin yalnızca bir protonu vardır, oysa 2H olarak da yazılan döteryum D'nin çekirdeğinde bir proton ve bir nötron bulunur.
İlave nötron, D2O molekülünü su H2O'suna kıyasla daha ağır hale getirir.
Hidrojen izotop trityum 3H'nin çekirdeğinde ikinci bir nötron bile vardır.

D2O'nun molar kütlesi 20.0276 g/mol'dür.
Döteryum Oksitlerin yoğunluğu, H2O'nun yoğunluğundan daha yüksektir.
Döteryum Oksit Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisinde, organik kimyada, Fourier Dönüşümü Kızılötesi (FTIR) spektroskopisinde ve bazı nükleer reaktör türlerinde nötronların hızını yavaşlatmak için bir moderatör olarak kullanılır.

Döteryumun doğal bolluğu yüzde 0.015'tir.
Başka bir deyişle, su 150 ppm döteryum içerir.
Döteryum Oksit üretimi için, döteryum konsantrasyonu, damıtma, elektroliz veya Girdler sülfid işlemi olarak adlandırılan, hidrojen atomlarının birkaç sıcaklık adımında H2S ve H2O arasındaki izotopik değişim süreci aracılığıyla arttırılabilir.
Döteryum değişimi sıcaklığa bağlıdır.

Yüksek sıcaklıklar H2S'ye, düşük sıcaklıklar tercihen H2O'ya geçişi artırır.
Döteryum içeriği %99'un üzerinde olan döteryumla zenginleştirilmiş su üretilebilir.
Geriye kalan döteryum tükenmiş sudur.
Döteryum Oksit, hidrojen atomlarından birinin veya her ikisinin normal protium izotopu yerine hidrojenin döteryum izotopu olması dışında diğer herhangi bir su ile aynı kimyasal formüle sahiptir (H2O). D2O).

Fiziksel ve Kimyasal Özellikler:
"Ağır su", "döteryum suyu" olarak da bilinen Döteryum Oksit, oksijenin bileşiği ve en önemli döteryum bileşiği olan hidrojenin ağır izotopu yani döteryumdur.
Döteryum Oksit, yoğunluğu normalden daha ağır olduğu ve kimyasal formülü D2O olduğu için ağır su olarak adlandırılır.
Sıvı, normal sıcaklık ve basınçta renksiz ve kokusuzdur ve kütlesi sıradan hidrojenin iki katı olan hidrojen izotopunu içerir.
Sıradan su ile karşılaştırıldığında, kimyasal özelliği, 1.10775 (25 ℃) özgül ağırlığı, 3.82 ℃ erime noktası, 101.42 ℃ kaynama noktası ile nispeten aktif değildir.

Doğal sudaki Döteryum Oksit içeriği 1/5000'dir. Sıradan suda döteryumun hidrojene oranı 1:6000'dir ve Ölü Deniz veya derin denizdeki döteryum rezervi nispeten daha zengindir.
Zengin döteryumlu doğada su kaynağı yoktur.
Döteryum Oksit, görünüşte sıradan suya benzer, ancak birçok farklı fiziksel özelliğe sahiptir.

Döteryum Oksit molekülleri arasındaki hidrojen bağı kuvveti ve ilişki derecesi, hem sıradan su moleküllerinden daha büyüktür hem de Döteryum Oksit daha yüksek erime noktasına ve kaynama noktasına sahiptir.
Döteryum Oksitin buhar basıncı, zenginleştirmenin teorik temeli olan sıradan sudan daha küçüktür.
Su damıtma yöntemi kullanılarak döteryum oksit.

Döteryum Oksit'in 25°C'deki viskozitesi, sıradan sudan %2.3 daha büyüktür, bu da Döteryum Oksit içindeki elektrolitin elektrik iletkenliğini sıradan sudan daha küçük ve Döteryum Oksit'in spesifik endüktif kapasitesi sıradan sudan daha küçüktür.
Tuzların Döteryum Oksit içindeki çözünürlüğü genellikle daha küçüktür ve 25 ℃'de 1 g su 0,3592 g sodyum klorürü çözebilirken 1 g Döteryum Oksit sadece 0,3592 g sodyum klorürü çözebilir.
25℃'de karbon tetraklorür ve su arasındaki dağılım katsayısı 85:1 iken, karbon tetraklorür ve döteryum oksit arasında 103:1'dir.
Döteryum Oksitin yüzey gerilimi ve iyonik ürünü ([D+7][OD+]=2×10-15) hem sudan daha küçüktür hem de aynı kimyasal reaksiyonda döteryum oksit sudan daha yavaş reaksiyona girer

Ana Kullanım ve İşlev:
Döteryum oksit, nükleer fisyon reaktörlerinde nötron moderatörü ve ısı taşıyıcısı olarak kullanılabilir ve ayrıca kimyasal ve biyolojik araştırmalarda kullanılabilir.
Döteryum Oksit elektrolizinden elde edilen döteryum, hidrojen bombalarının yüklenmesidir.
Döteryum Oksit esas olarak nükleer reaktörde nötron hızını azaltmak ve nükleer fisyon sürecini kontrol etmek ve ayrıca soğutucu olarak moderatör olarak kullanılır.
Döteryum Oksit ve döteryum, kimyasal ve fizyolojik değişikliklerin incelenmesinde değerli izleyici materyallerdir.
Örneğin, seyreltilmiş Döteryum Oksit, ağaçları seyreltik suyla suladıktan sonra saatte on metreden onlarca metreye kadar koşabilir.
Döteryum Oksit molekülü, çok miktarda seyreltilmiş su içen insanın idrarındaki döteryum içeriğinin ölçülmesinden sonra ortalama 14 gün boyunca insan vücudunda kalabilir.
Döteryum, sıradan hidrojen yerine hayvan ve bitkinin sindirimini ve metabolizmasını araştırmak için kullanılabilir.
Konsantre veya saf Döteryum Oksit hayvanların ve bitkilerin ömrünü sürdüremez ve Döteryum Oksit %60 konsantrasyonda hayvan ve bitkiyi ölüme götürür.

Üretim yöntemi:
Döteryum oksit kaynağı çok zengindir ve deniz suyundaki içeriği 5 × 1014t'ye ulaşır.
Doğal sudaki Döteryum Oksit konsantrasyonu sadece %0.015 ile çok düşükken, reaktördeki Döteryum Oksit saflığının %99.75'e ulaşması gerekir ve Döteryum Oksit üretiminin özellikleri büyük ayırma sayıları, uzun denge süresi, büyük miktarda malzeme işlemedir. ve enerji tüketimi.
Döteryum Oksit üretiminin maliyeti, büyük ölçüde başlangıçtaki zenginleştirme maliyetine bağlıdır ve doğal konsantrasyondan yaklaşık %1'e kadar konsantrasyon yönteminin seçilmesi çok önemlidir.
Aşağıdaki gibi üç ana Döteryum Oksit üretim yöntemi vardır:

Damıtma yöntemi: döteryumu zenginleştirmek için döteryum bileşiklerinin buhar basıncı karakteristiğinin kullanılması.
Ana hammaddeler hidrojen, amonyak, su vb.
Sıvı hidrojenin damıtma faktörü büyüktür, ancak düşük sıcaklık teknolojisi ve ekipmanı üretim ölçeğini sınırlar. Su damıtma işlemi kolay ve güvenilirdir ancak büyük enerji tüketimi ile ayırma katsayısı çok küçüktür.
Amonyak distilasyonunun ayırma katsayısı suyunkinden biraz daha büyüktür ve gizli ısı küçüktür.
Ancak sınırlı amonyak kaynağı, ilk zenginleştirme için kullanılmasını ekonomik olmaktan çıkarır.

Elektroliz yöntemi: Döteryumun elektroliz ayırma katsayısı yaklaşık 10'dur.
1950'lerden önce döteryum oksit üreten ana yöntemdir ancak büyük enerji tüketimi nedeniyle tek başına kullanılamaz.
Kimyasal değişim yöntemi: Şu anda Döteryum Oksit üretmenin en ekonomik yolu olarak, gerçek süreç tek sıcaklıklı ve çift sıcaklıklı değişim yöntemine ayrılmıştır.
Ve hidrojen sülfür ve su kullanan çift sıcaklıklı değişim işlemi, günümüzde endüstriyel ölçekte düşük konsantrasyonlu Döteryum Oksit üretmenin ana yöntemidir.
Ayrıca hidrojen adsorpsiyon alaşımı adsorpsiyon-ayırma yöntemi ve lazer ayırma yöntemi gibi halen geliştirilmekte olan başka yöntemler de vardır.

Termal nötronların yakalanması için döteryumun enine kesiti çok düşüktür, bu da onu nükleer reaktörlerde bir nötron moderatörü olarak Döteryum Oksit formunda faydalı kılar.
Çarpışma başına nötron enerjisinde önemli bir azalma sağlar.
Döteryum oksit, nükleer manyetik rezonans spektroskopisinde (NMR) kullanılır.
Döteryum Oksit, kararsız hidrojenlerin tanımlanmasında da yararlıdır.
Bir döteryum kaynağı olarak, organik bileşiklerin özel olarak etiketlenmiş izotopologlarını hazırlamak için kullanılır.
Döteryum Oksit, Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR) kullanılarak çözeltideki proteinlerin analizinde genellikle suyun yerine kullanılır.
Döteryum Oksit, belirli tipteki nükleer reaktörlerde ve trityum üretiminde uygulama bulur.

Döteryum oksit (D2O), %100 izotopik olarak zenginleştirilmiş bir NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) çözücüdür. Yüksek çözünürlüklü NMR çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sıvı döteryum oksidin çeşitli termodinamik özellikleri (moleküller arası titreşim frekansları, hidrojen bağının enerjisi, serbest enerji, entalpi ve entropi gibi) değerlendirilmiştir.
D2O için iyonizasyon sabiti (5-50°C aralığında), pK değerleri (25°C'de) ve entalpi, entropi, ısı kapasitesi değişimi (D2O'nun ayrışması için) rapor edilmiştir.

DÖTERYUM OKSİTİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ:

-Molekül Ağırlığı: 20.028

-XLogP3-AA: -0.5

-Tam Kütle: 20.023118175

-Monoizotopik Kütle: 20.023118175

-Topolojik Kutupsal Yüzey Alanı: 1 Ų

-Renk: Renksiz

-Form: sıvı

-Koku: Kokusuz

-Kaynama Noktası: 101,42 °C

- Erime Noktası: 3.81 °C

-Yoğunluk: 1.1044

-Buhar Basıncı: 20,6 mm

-Kararlılık/Raf Ömrü: Önerilen depolama koşullarında stabildir.

-Viskozite: 1.107 cP

-Yüzey Gerilimi: 71,93 din/cm

-Kırılma İndeksi: 1.3283

Döteryum Oksit (döteryum oksit, 2H2O, D2O), ortak hidrojen-1 izotopu (1H veya H, protium olarak da adlandırılır) yerine yalnızca döteryum (2H veya D, ağır hidrojen olarak da bilinir) içeren bir su şeklidir. normal sudaki hidrojenin çoğu.
Daha ağır hidrojen izotopunun mevcudiyeti, suya farklı nükleer özellikler verir ve kütlenin artması, normal suya kıyasla biraz farklı fiziksel ve kimyasal özellikler verir.
Döteryum Oksit, döteryumlu bir bileşiktir ve bir sudur.
Döteryum Oksit, DNA etiketleme aktivitesine sahip, 2 atom döteryum (D) ve bir oksijen atomu (2D2O) içeren kararlı, radyoaktif olmayan izotopik bir su şeklidir.
Döteryum oksitin yutulması üzerine, 2H, yeni bölünmüş hücrelerin DNA'sının deoksiriboz parçasına dahil edilir.
B-hücreli kronik lenfositik lösemi (B-CLL) durumunda olduğu gibi hızla bölünen hücreler, döteryum oksit ile etiketlenebilir ve gaz kromatografisi ve/veya kütle spektrometrisi kullanılarak ölçülebilir.

DÖTERYUM OKSİTİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ:

-Ağır Atom Sayısı: 1

-Resmi Ücret: 0

-Karmaşıklık: 0

-İzotop Atom Sayısı: 2

-Defined Atom Stereocenter Sayısı: 0

-Tanımsız Atom Stereocenter Sayısı: 0

-Tanımlı Bond Stereocenter Sayısı: 0

-Undefined Bond Stereocenter Sayısı: 0

-Kovalent Bağlı Birim Sayısı: 1

-Bileşik Kanonikleştirildi: Evet

-Hidrojen Bağ Donör Sayısı: 1

-Hidrojen Bağ Alıcı Sayısı: 1

-Dönebilen Tahvil Sayısı: 0

DÖTERYUM OKSİTİN DEPOLANMASI:

Döteryum Oksit serin bir ortamda saklanmalıdır.
Döteryum Oksit kuru bir yerde saklanmalıdır.
Döteryum Oksit hava taşımacılığına uygun olduğu için kolaylıkla depolanabilir.

Döteryum Oksit düzenli olarak havalandırılan bir yerde saklanmalıdır.
Döteryum Oksit sıkıca kapalı tutulmalıdır.

Döteryum Oksit güçlü asitlerle birlikte depolanmamalıdır.
Döteryum Oksit sabit basınç altında saklanmalıdır.

Döteryum Oksit sabit bir sıcaklıkta saklanmalıdır.
Döteryum Oksit, ani sıcaklık değişikliklerinin olmadığı bir yerde saklanmalıdır.
Döteryum Oksit nemsiz ve kuru bir yerde saklanmalıdır.

SYNONYM:

Ağır su
su-d2
döteryumlu su
Döteryum oksit [ABD]
Su, ağır (D2-O)
Su, ağır
Döteryum oksit (ABD)
didöteryum oksit
Ağır su-d2
D2O
Ağır su (D2O)
döteryum oksit
döteryum oksit
Su (2D)
döteryum oksit