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<p><b>Neue Seite</b></p><div>{{Infobox Chemikalie<br />
| Strukturformel = [[Datei:Mol deuterium.png|100px|Struktur von molekularem Deuterium]]<br />
| Suchfunktion = D2<br />
| Andere Namen = * Schwerer Wasserstoff<br />
* Diplogen (veraltet)<br />
| Summenformel = D<sub>2</sub> <small>(molekulare Form)</small><br />
| CAS = {{CASRN|7782-39-0|Q6419441}}<br />
| EG-Nummer = 231-952-7<br />
| ECHA-ID = 100.029.047<br />
| PubChem = 24523<br />
| Beschreibung = farb- und geruchloses Gas<ref name="noaa">{{Internetquelle |url=https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/3073 |titel=Chemical Datasheet: DEUTERIUM |werk=cameochemicals.noaa.gov |sprache=en |abruf=2023-12-11}}</ref><br />
| Molare Masse = * 4,03 g·[[mol]]<sup>−1</sup> (Mol D–D)<br />
* 2,01410175 [[Atomare Masseneinheit|u]] ([[Atommasse|D-Atom]])<br />
| Aggregat = gasförmig<br />
| Dichte = 0,1796 kg·m<sup>−3</sup><ref name="air">{{Internetquelle |url=https://encyclopedia.airliquide.com/deuterium#properties |titel=Deuterium |werk=Gas Encyclopedia |hrsg=Air Liquide |sprache=en fr |kommentar=bei 0º C und 1,013 bar|abruf=2023-12-11}}</ref><br />
| Schmelzpunkt = −254,43 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="www.roempp.com">{{RömppOnline|ID=RD-04-00793|Name=Deuterium|Abruf=2022-03-03}}</ref><br />
| Siedepunkt = −249,58 °C<ref name="www.roempp.com"/><br />
| Dampfdruck = <br />
| Löslichkeit = <br />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Deuterium|ZVG=490958|CAS=7782-39-0|Abruf=2016-07-23}}</ref><br />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|04}}<br />
| GHS-Signalwort = Gefahr<br />
| H = {{H-Sätze|220|280}}<br />
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}<br />
| P = {{P-Sätze|210|377|381|403}}<br />
| Quelle P = <ref name="GESTIS" /><br />
}}<br />
<br />
'''Deuterium''' (von {{grcS|δεύτερος}} ''deúteros'', „der Zweite“) ist ein natürliches [[Isotop]] des [[Wasserstoff]]s. Sein [[Atomkern]] wird auch [[Deuteron]] genannt, er besteht aus einem [[Proton]] und einem [[Neutron]]. Deuterium (<sup>2</sup>H) wird aufgrund seiner Masse auch als „schwerer Wasserstoff“ bezeichnet. Es wurde 1931 von den US-amerikanischen [[Chemiker]]n [[Harold C. Urey]] und [[Ferdinand Brickwedde]] sowie George Murphy entdeckt. Urey erhielt dafür 1934 den [[Nobelpreis für Chemie]].<br />
<br />
Die beiden anderen natürlichen Isotope des Wasserstoffs sind [[Wasserstoff#Isotope|Protium]] (<sup>1</sup>H) und [[Tritium]]&nbsp;(<sup>3</sup>H). Aufgrund der großen Bedeutung der Isotope und weil die Massen sich stark unterscheiden, verwendet man für die Isotope Deuterium und Tritium auch eigene Symbole: D und&nbsp;T.<br />
<br />
Der Name Deuterium stammt von [[Gilbert Newton Lewis]] (der Lehrer von Urey), der auch als erster schweren Wasserstoff herstellte.<ref>Derek Lowe, Das Chemiebuch, Librero 2017, S. 286</ref> Hinweise auf das Isotop gab es schon mit der Entwicklung der [[Massenspektrometrie]] in den 1920ern.<br />
<br />
== Beschreibung ==<br />
[[Datei:Hydrogen Deuterium Tritium Nuclei Schmatic-de.svg|miniatur|hochkant=1.2|links|[[Wasserstoff]] (Protium), '''Deuterium''', [[Tritium]]]]<br />
<br />
=== Symbol ===<br />
Das chemische Symbol ist <sup>2</sup>H; aus Gründen der Vereinfachung in der Formelschreibweise wird häufig auch „D“ verwendet.<br />
<br />
=== Atomkern ===<br />
{{Hauptartikel|Deuteron}}<br />
Im Gegensatz zum <sup>1</sup>H-Wasserstoff, dessen Atomkern nur aus einem einzigen [[Proton]] besteht, enthält der Deuteriumkern außer diesem Proton ein [[Neutron]]. Er wird „Deuteron“ genannt.<br />
<br />
=== Moleküle ===<br />
Chemisch verbinden sich im einfachsten Fall zwei Deuterium-Atome zu einem Deuterium-Molekül. Dabei gibt es je nach Gesamtspin I<sub>G</sub> des Moleküls zwei Varianten, das Orthodeuterium (o-D<sub>2</sub>), wenn das Kernspinisomer den Gesamtspin 0 oder 2 besitzt, und das Paradeuterium (p-D<sub>2</sub>) im Falle I<sub>G</sub>&nbsp;=&nbsp;1.<br />
<br />
In der Natur kommt es wegen seiner geringen Häufigkeit fast ausschließlich in Form des Moleküls HD vor.<br />
<br />
=== Entstehung ===<br />
Es wird davon ausgegangen, dass Deuterium allein in der [[Primordiale Nukleosynthese|primordialen Nukleosynthese]] unmittelbar nach dem [[Urknall]] entstanden ist, denn das bei der [[Nukleosynthese|stellaren Nukleosynthese]] gebildete Deuterium fusioniert nach kurzer Zeit weiter zu [[Helium]]. Deshalb ist die Häufigkeit des Deuteriums im Kosmos ein wichtiger Parameter für [[Kosmologie|kosmologische]] Modelle.<br />
<br />
== Vorkommen ==<br />
Die [[Isotopenverhältnis|natürliche Häufigkeit]] des Isotops Deuterium beträgt auf der Erde 0,016 %, genauer: {{ZahlExp|155,76|-6|suffix=±0,05}} ([[Stoffmengenanteil]]).<ref name="www.roempp.com"/><ref>{{Literatur |Autor=R. Hagemann, G. Nief, E. Roth |Datum=1970 |Titel=Absolute isotopic scale for deuterium analysis of natural waters. Absolute D/H ratio for SMOW 1 |Sammelwerk=Tellus |Band=22 |Nummer=6 |Seiten=712–715 |DOI=10.3402/tellusa.v22i6.10278}}</ref> Das auf der Erde vorkommende [[Wasser#Vorkommen auf der Erde|Wasser]] (1,4 Milliarden Kubikkilometer oder {{ZahlExp|1,4|18}}&nbsp;Tonnen) besteht zu rund einem Neuntel (2&thinsp;u von 18&thinsp;u) bzw. zu 11,19 % seiner Masse aus Wasserstoff (einschließlich Deuterium), daher enthält es 0,0035 % oder {{ZahlExp|5|13}}&nbsp;Tonnen Deuterium.<br />
<br />
Im Wasserdampf der [[Venus (Planet)|Venusatmosphäre]] hat Deuterium einen Stoffmengenanteil von 1,6 %;<ref name="www.roempp.com" /> dieser relativ hohe Wert liegt daran, dass <sup>1</sup>H eher ins All entweicht. In Proben des Kometen [[Tschurjumow-Gerassimenko]] wurde ein <sup>2</sup>H/<sup>1</sup>H-Verhältnis von 0,053 % gemessen.<ref>{{Literatur |Autor=K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J. J. Berthelier, A. Bieler |Titel=67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio |Sammelwerk=Science |Band=347 |Nummer=6220 |Datum=2015-01-23 |DOI=10.1126/science.1261952 |Seiten=1261952 }}</ref><br />
<br />
== Gewinnung ==<br />
Deuterium lässt sich aufgrund des großen relativen Massenunterschieds leichter [[Isotopentrennung|anreichern]] als die Isotope anderer Elemente wie [[Uran-Anreicherung|Uran]]. In den ersten Anreicherungsstufen kommt gewöhnlich der [[Girdler-Sulfid-Prozess]] zum Einsatz. Dabei wird ausgenutzt, dass in einer wässrigen [[Schwefelwasserstoff]]-Lösung die Wasserstoffatome und die Deuteriumatome ihre Plätze zwischen beiden Molekülarten tauschen: Bei niedrigen Temperaturen wandert das Deuterium bevorzugt in das Wassermolekül, bei hohen Temperaturen in das Schwefelwasserstoffmolekül. In der letzten Anreicherungsstufe wird das Gemisch aus H<sub>2</sub>O, HDO und [[Schweres Wasser|D<sub>2</sub>O]] durch [[Destillation]] getrennt.<br />
<br />
Neben dem Girdler-Sulfid-Prozess kann Deuterium auch durch Destillation und Elektrolyse angereichert werden.<br />
<br />
== Anwendungen ==<br />
[[Datei:Deuterium discharge tube.jpg|mini|Deuterium in einer [[Entladungsröhre]]]]<br />
<br />
Eingesetzt wird Deuterium als [[Moderator (Physik)|Moderator]] in [[Kernreaktor]]en (hier in Form von schwerem Wasser), als Bestandteil von [[Wasserstoffbombe]]n, als Ersatz für [[Wasserstoff#Isotope|Protium]] (gewöhnlichen Wasserstoff) in [[Lösungsmittel]]n für die <sup>1</sup>H-[[NMR-Spektroskopie]] und als [[Tracer (Nuklearmedizin)|Tracer]] in der Chemie und Biologie. Dort ist es ebenfalls in der NMR-Spektroskopie (insbesondere der [[Festkörper-NMR]]) ein wichtiges Isotopen-Label, um die Dynamik in organischen Substanzen zu detektieren und Strukturen aufzuklären. Ferner wird gasförmiges Deuterium in Speziallampen in Photometern eingesetzt, z.&nbsp;B. in der [[Atomspektroskopie]] als Quelle für UV-Licht.<ref>goehler-hplc.de: [https://www.goehler-hplc.de/uvlamps.phtml UV-Photometerlampen (Deuteriumlampen)], abgerufen am 27. Mai 2013.</ref><br />
Mögliche zukünftige [[Kernfusionsreaktor]]en könnten ebenfalls<br />
Deuterium als „Brennstoff“ einsetzen.<br />
<br />
== Schweres Wasser ==<br />
{{Hauptartikel|Schweres Wasser}}<br />
[[Datei:Deuterium oxide Norsk.jpg|mini|„Schweres Wasser“ von [[Norsk Hydro]]]]<br />
<br />
[[Wasser]], das aus Deuterium- und Sauerstoffatomen zusammengesetzt ist (D<sub>2</sub>O), nennt man [[schweres Wasser]]. In Mischungen liegt durch den schnellen Austausch von Protonen und Deuteronen ([[Grotthuß-Mechanismus]]) statistisch auch halbschweres Wasser (HDO) vor.<br />
<br />
Die Dichte von D<sub>2</sub>O beträgt 1,1047&nbsp;g·cm<sup>−3</sup> bei 25&nbsp;°C, der Schmelzpunkt liegt bei 3,8&nbsp;°C und der Siedepunkt bei 101,4&nbsp;°C. Das Dichtemaximum liegt bei 11,2&nbsp;°C (Wasser: 3,98&nbsp;°C). Diese Unterschiede der physikalischen Eigenschaften gegenüber Wasser bezeichnet man als [[Isotopeneffekt]]. Er ist unter allen Nukliden zwischen <sup>1</sup>H und <sup>2</sup>H am stärksten ausgeprägt.<br />
<br />
Schweres Wasser verlangsamt oder unterbindet viele Stoffwechselvorgänge, weswegen die meisten Lebewesen bei sehr hohem Deuteriumgehalt nur noch eingeschränkt lebensfähig sind.<br />
* Schweres Wasser besitzt eine verminderte Lösefähigkeit im Vergleich zu normalem Wasser.<br />
* Deuteronen haben ein geringeres [[Tunneleffekt|Tunnelvermögen]] als Protonen und erschweren daher in biologischen Systemen die Aufrechterhaltung der [[Elektrochemischer Gradient|elektrochemischen Gradienten]] an [[Mitochondrium|mitochondrialen]] Membranen. Diese sind aber ausschlaggebend für die Synthese von [[Adenosintriphosphat|ATP]].<br />
* Die Funktionsfähigkeit der meisten [[Protein]]e hängt von der Beweglichkeit der umgebenden Wassermoleküle ab. Da Deuteronen wegen der größeren Masse träger sind, können die Proteine ihre Aufgaben nur schlechter oder überhaupt nicht mehr erfüllen.<br />
<br />
Laut einem kurzen Beitrag von Urey und Failla von 1935 sollte sich der Geschmack von schwerem Wasser von dem destillierten „normalen“ Wassers nicht unterscheiden.<ref>H. C. Urey, G. Failla: ''[https://science.sciencemag.org/content/81/2098/273.2 Concerning the Taste of Heavy Water.]'' In: ''Science'' Bd. 81, Nr. 2098, S. 273, {{Doi|10.1126/science.81.2098.273-a}}.</ref> Neuere Experimente konnten jedoch zeigen, dass schweres Wasser für Menschen einen süßlichen Geschmack hat.<ref>[https://www.sciencealert.com/there-s-one-kind-of-water-that-doesn-t-taste-like-water-scientists-confirm ''Human Taste Buds Can Tell The Difference Between Normal And 'Heavy' Water''], Beitrag von Peter Dockrill vom 11. April 2021 auf ''Science Alert'', abgerufen am 11. April 2021.</ref><br />
<br />
== Sicherheitshinweise ==<br />
Deuterium ist im Anhang VI der [[Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)]] nicht aufgeführt, ist aber in dieser Beziehung wie Wasserstoff zu betrachten, da sich alle Isotope eines Elements bezüglich ihres chemischen Verhaltens und ihrer Gefährlichkeit sehr ähnlich sind.<br />
<br />
== Siehe auch ==<br />
* [[Deuteron]] – Atomkern des Deuteriums<br />
<br />
== Weblinks ==<br />
{{Wiktionary|Deuterium}}<br />
{{Commonscat|Deuterium}}<br />
<br />
== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
[[Kategorie:Nuklid|H-2]]<br />
[[Kategorie:Kernfusion]]<br />
[[Kategorie:Kernbrennstoff]]<br />
[[Kategorie:Wasserstoff]]</div>~2025-61891-0