Deuterio
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Deuterio. Isótopo del hidrógeno cuyo núcleo está compuesto por un protón y un neutrón. En combinación con el oxígeno da lugar al agua pesada.
Sumario
Composición
Durante la infancia del Universo, las extremas condiciones presentes dieron pie a la formación de elementos químicos simples, a partir de los cuales fue creada toda la materia.
El elemento más simple es el hidrógeno, consistente en un núcleo cargado positivamente conformado por una partícula única llamada protón, orbitado por otra partícula pero cargada negativamente conocida como electrón.
En algunas situaciones estos átomos de hidrógeno suelen tener una segunda partícula en su núcleo conocida como neutrón y que acompaña al protón. Esta clase de átomos de Hidrógeno se conoce como Deuterio.
Sus propiedades físicas y químicas son muy similares, salvo que su densidad es el doble que la del hidrógeno. Aunque su densidad es el doble que la del hidrógeno resulta ser la misma que la del helio.
Por cada 6700 átomos de hidrógeno normal (el isótopo llamado protio ya que sólo tiene un protón en el núcleo) hay un átomo de deuterio. La fuente más corriente de deuterio es el agua pesada.
El deuterio es un isótopo fundamental en la naturaleza por diversos motivos. La fusión nuclear de deuterio transcurre a temperaturas más bajas que las necesarias para la fusión del protio. Debido a esta facilidad de fusión, el deuterio es escaso en las estrellas, ya que se consume mientras se hallan en la fase de protoestrella. El deuterio puede fusionarse con otro átomo de deuterio a través de dos posibles reacciones, y es posible también fusionar deuterio con el tercer isótopo del hidrógeno, el tritio, en una reacción aún más energética. Sin embargo, la fusión nuclear controlada de deuterio está aún muy lejos de nuestro alcance y presenta ciertos problemas, como el hecho de que una de las reacciones de fusión deuterio-deuterio emite neutrones que transformarían el reactor en una masa radiactiva rápidamente.
Descubrimiento y relación con la edad del Universo
El equipo de científicos e ingenieros del Observatorio Haystack, dependiente del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), hizo el descubrimiento usando un conjunto de radiotelescopios diseñado y construido en las instalaciones de investigación que el MIT tiene en Westford, Massachusetts. Después de reunir datos durante casi un año, se obtuvo el sólido descubrimiento.
El sistema de detección de deuterio en el Observatorio Haystack es una instalación del tamaño de un campo de fútbol, concebida y construida con el apoyo de la Fundación Nacional Para la Ciencia, el MIT y TruePosition Inc.
La detección del deuterio es de interés porque la cantidad del mismo puede estar relacionada con la cantidad de materia oscura en el universo, pero las mediciones precisas han sido difíciles de obtener. Debido a la forma en que el deuterio se creó en el Big Bang, una medición exacta de la cantidad de deuterio permitiría a los científicos establecer límites en los modelos de la gran explosión.
También, una medida exacta del deuterio sería un indicador de la densidad cósmica de bariones (materia ordinaria), y esa densidad de bariones indicaría si la materia ordinaria es oscura y se encuentra en regiones tales como agujeros negros, nubes de gas o enanas marrones, o es luminosa y se puede encontrar en las estrellas. Esta información ayudará a los científicos que traten de entender el comienzo mismo de nuestro universo.
El átomo de deuterio ha sido sumamente difícil de descubrir con instrumentos en la Tierra. La emisión del átomo de deuterio es débil dado que no es muy abundante en el espacio. Hay aproximadamente un átomo de deuterio por cada 100.000 átomos de hidrógeno. Por ello, la distribución que conocemos del deuterio es poco precisa. También, en longitudes de onda ópticas, la línea espectral del hidrógeno está muy cerca de la línea del deuterio, lo que hace que esta última pueda confundirse con la del primero. Sin embargo, en longitudes de onda de radio, el deuterio se separa bien del hidrógeno, y las mediciones pueden proporcionar resultados más consistentes.
Nuestro estilo de vida moderno, lleno de aparatos que usan radio ondas, presentó realmente un desafío para el equipo que trataba de descubrir la débil señal de radio del deuterio. Las interferencias de radiofrecuencia bombardeaban la unidad de medición con señales provenientes de teléfonos móviles, líneas de transmisión, luces fluorescentes, buscapersonas, la omnipresente televisión, y otros aparatos radioeléctricos.
Agua pesada
Se denomina agua pesada a una molécula de composición química equivalente al agua, en la que los átomos de hidrógeno son sustituidos por deuterio; un isótopo pesado del hidrógeno.
Moderador en fisión nuclear
La principal aplicación tecnológica del agua pesada, ha sido como moderador en los procesos de fisión nuclear, por lo que se convirtió en una sustancia estratégica durante el desarrollo de los primeros reactores nucleares.
Plantas productoras
- Argentina es el principal productor y exportador, produciendo en una planta con capacidad de 200 t/año; está ubicada en Arroyito (provincia de Neuquen), operada por la empresa estatal ENSI.
- Estados Unidos produjo agua pesada hasta la década de 1980.
- Canadá fue el mayor productor mundial hasta el cierre de la planta de agua pesada en 1997.
- Noruega: La compañía Norsk Hydro inauguró en 1934 la primera planta comercial de producción en el mundo.
- India es el segundo mayor productor de agua pesada a través del Heavy Water Board.
- Rumanía produce agua pesada en la planta Drobeta Girdler Sulfide y exporta ocasionalmente.
- Francia operó una pequeña planta hasta 1970.
- Reino Unido: en 1958 exportó 20t a Israel.
