Verschil tussen deuterium en waterstof

Belangrijkste verschil - Deuterium versus waterstof

Waterstof is het eerste element in het periodiek systeem met atoomnummer 1. Dit betekent dat waterstof één proton in zijn kern heeft. Deuterium is een stabiele isotoop van waterstof. Omdat isotopen atomen zijn van hetzelfde element met hetzelfde aantal protonen en verschillende aantallen neutronen, zijn zowel waterstof als deuterium samengesteld uit één proton per elke kern. Het grootste verschil tussen Deuterium en Waterstof is dat Deuteriumatomen bevatten een neutron in hun kern terwijl waterstofatomen geen neutronen in hun kern bevatten.

Key Areas Covered

1. Wat is waterstof
      - Definitie, eigenschappen, toepassingen
2. Wat is Deuterium
      - Definitie, eigenschappen, toepassingen
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen deuterium en waterstof
      - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen Deuterium en waterstof
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atomaire massa, Atoomnummer, Deuterium, Deuteron, Waterstof, Isotopen, Neutronen, Protonen

Wat is waterstof

Waterstof is een chemisch element met het atoomnummer 1. Het is het eerste element van het periodiek systeem der elementen. Het is samengesteld uit een enkel proton in zijn kern. De standaardatomaire massa van waterstof is 1.00794 u. Waterstof is het lichtste element dat op aarde aanwezig is. Het waterstofatoom kan worden voorgesteld als ¹₁H.

Figuur 1: Chemische structuur van waterstof.

Waterstofelement heeft drie belangrijke isotopen. Het zijn Protium, Deuterium en Tritium. Protium is de meest voorkomende vorm van deze drie isotopen. De overvloed ervan is ongeveer 99%. Daarom wordt het beschouwd als normale waterstof. Het protium-atoom bestaat uit een proton en heeft geen neutronen. Eén elektron kan worden waargenomen als het geen binding heeft. De elektronconfiguratie van waterstof is 1s¹. Het heeft slechts één s-orbitaal en het heeft geen p-orbitalen.

Waterstof wordt meestal gevonden als H₂ gas of in vloeibare vorm als water (H₂O). Wanneer waterstof in H is₂ gasvormig, het is licht ontvlambaar en kan verbranding ondergaan. Daarom wordt het gebruikt bij de verwerking van fossiele brandstoffen. Waterstof wordt ook gebruikt als de belangrijkste reactant bij de productie van ammoniak. Een andere belangrijke toepassing van Hydrogen is het gebruik ervan als koelmiddel voor generatoren in energiecentrales.

Wat is Deuterium

Deuterium is een stabiele isotoop van waterstofelement. Het bevat een kern met één proton en één neutron. Buiten de kern heeft deuterium één elektron. Het atoomnummer van deuterium is 1. De atoommassa van deuterium is ongeveer 2.014 u. Deuterium kan worden gegeven in symbolen als, ²H.

Figuur 2: Chemische structuur van Deuterium

De hoeveelheid deuterium op de aardkorst is ongeveer 0,015%. Omdat deuterium stabiel is, is het geen radioactief element. Het wordt ook zware waterstof genoemd omdat het zwaarder is dan normaal waterstof. Zuiver deuteriumgas is zeldzaam om te vinden. Meestal kan HD (H-D) gas worden gevonden in plaats van D₂ gas-.

Zwaar water is een vorm van water gemaakt van D₂O-moleculen in plaats van H₂O moleculen. Het wordt zwaar water genoemd omdat D₂O is zwaarder dan H₂O. De molmassa van D₂O is ongeveer 20 g / mol terwijl de molaire massa van H₂O is 18 g / mol. Zwaar water wordt gebruikt als een bron van deuterium voor synthesereacties in de organische chemie.

De kern van deuterium wordt genoemd deuteron. De massa van deze kern is ongeveer gelijk aan 2.013 u. Deuterium is stabiel met een oneven aantal protonen en een oneven aantal neutronen. De meeste kernen met een oneven aantal protonen of neutronen zijn onstabiel en ondergaan bèta-verval als gevolg van deze instabiliteit.

Deuterium wordt gebruikt in splijtingsreactoren in de vorm van zwaar water. Hier wordt het gebruikt om neutronen te vertragen. Deuterium wordt ook gebruikt in proton-NMR-spectroscopie als CDCI₃ om de spectra van lichte waterstof van de waterstof in het oplosmiddel te onderscheiden.

Overeenkomsten tussen Deuterium en waterstof

• Zowel waterstof als Deuterium zijn samengesteld uit één proton en één elektron.
• Het atoomnummer van beide is gelijk aan 1.
• Beide soorten atomen hebben alleen s orbitalen.
• Beide atomen kunnen worden gevonden in vormen van water.

Verschil tussen deuterium en waterstof

Definitie

deuterium: Deuterium is een stabiele isotoop van waterstofelement.

Waterstof: Waterstof is een chemisch element met het atoomnummer 1.

Atoom massa

deuterium:  De atoommassa van Deuterium is 2.014 u.

Waterstof: De atomaire massa van waterstof is 1.00794 u.

Elementair symbool

deuterium: Deuterium kan worden weergegeven als D of ²₁H.

Waterstof: Waterstof kan worden weergegeven als H of ¹₁H.

Natuurlijke overvloed

deuterium: De overvloed aan Deuterium is ongeveer 0,015%.

 Waterstof: De overvloed aan waterstof is ongeveer 99%.

Samenvatting

Deuterium is een isotoop van waterstof. Aangezien Protium de meest voorkomende isotoop van waterstof is, wordt het als normaal waterstof beschouwd. De overvloed aan Protium is ongeveer 99%. Naast isotopen is er echter een duidelijk verschil tussen Deuterium en Waterstof.

Referenties:

1. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. "Interessante Deuterium Feiten." ThoughtCo. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 25 juli 2017. 
2. "Waterstof - Elementinformatie, eigenschappen en toepassingen | Periodiek systeem. "Royal Society of Chemistry - Verbetering van de uitmuntendheid in de chemische wetenschappen. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 25 juli 2017. 

Afbeelding met dank aan:

"Blausen 0526 Hydrogen-1Atom" door BruceBlaus - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
"Blausen 0527 Hydrogen-2 Deuterium" Av BruceBlaus - Eget verk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia