중수소

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수소-2
Hydrogen-2.svg
기본 정보
다른 이름 중수소, 디트륨
기호 2H
중성자 1
양성자 1
핵 정보
자연존재비 0.015%
반감기 안정
동위 원소의 질량 2.01410178 u
스핀 1+
질량 과잉 13,135.720 ± 0.001 keV
결합 에너지 2,224.52 ± 0.20 keV

중수소(重水素)는 수소동위 원소 중 하나로 2H 또는 D(Deuterium)로 표기한다. 삼중수소와 구별하기 위해 이중수소(二重水素)라고 부르기도 한다.

개요[편집]

중수소는 1931년, 미국의 화학자 헤롤드 유리가 발견했으며, 양성자 한 개와 중성자 한 개로 구성되어 있는 원자핵을 가지고 있는 원자이다.

일반적인 경우, 지구상의 수소 원자와 중수소 원자의 존재비율을 보면, 수소가 99.985%, 중수소가 0.015% 존재한다. 넓은 의미에서는 2H와 3H를 중수소라 정의하고 있지만, 존재비가 극히 소량인 방사성 동위 원소인 삼중수소는 예외지만, 이중수소를 중수소라고 부르는 경우가 대부분이다.

성질과 제법[편집]

중수소 원자 2개가 결합한 분자도 중수소라고 부른다. 상온, 상압에서 무색, 무취의 기체이며, 녹는점은 -254.5℃이고 끓는점은 -249.4℃이다. 이는 수소 분자(H2)의 성질(녹는점이 -259.2℃, 끓는점이 -259.6℃)과 비교했을 때 높은 수치이다. 이것은 중수소 원자가 수소 원자의 질량에 약 2배이기 때문에, 다른 물리적 성질도 일반적인 수소와 달리, 화학반응에서도 다른 점이 있다. 예를 들면 전기분해하면 1H2가 생성되기 쉽기 때문에 중수가 농축된다. 이 방법으로 중수를 100% 만들 수 있다. 또한 일반적으로 식물은 경수를 흡수하기 쉬운 성질이 있어서, 종류에 따라서는 대략 70%까지 중수를 농축할 수 있다.

수소、중수소、삼중수소를 나타낸 그림

중수소 원자 2개가 원자핵 결합반응을 일으켜 삼중수소와 헬륨-3이 생성되면 막대한 에너지가 방출되는데, 항성 초기의 핵융합반응이 이 과정에 해당된다. 핵융합 발전이나 수소폭탄의 관점에서 볼 때는 , 주로 반응 온도 조건이 낮은 중수소와 삼중수소의 핵융합반응이 이용된다. 중수소는 해수에 대량 존재하기 때문에, 핵융합 연료로서 유망한 에너지원으로 평가된다.

용도[편집]

앞에서 설명한 핵융합 연료로서의 이용되는 점 외에도, 원자핵반응에서 중성자의 감속재나, 화학과 생화학에서는 동위체 효과의 연구에 사용된다. NMR에서는 중수소 원자로 치환된 용매로 이용된다.

약에서도 사용되는데 반응성이 낮아져서 물질대사가 이루어지는 시간이 길어지면, 약효가 높아진다는 사실이 확인됐다.[1]

참고 자료[편집]

  1. "Big interest in heavy drugs", Nature 2009. doi:10.1038/458269a

같이 보기[편집]

가벼운 핵종
수소-1
수소
동위 원소
무거운 핵종
수소-3
어미핵종:
뉴트로늄-2
헬륨-2
중수소의
붕괴 사슬
딸핵종:
안정