Unterschied zwischen Deuterium und Wasserstoff

Hauptunterschied - Deuterium vs. Wasserstoff

Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem mit der Ordnungszahl 1. Dies bedeutet, dass Wasserstoff ein Proton in seinem Kern hat. Deuterium ist ein stabiles Isotop von Wasserstoff. Da Isotope Atome desselben Elements mit der gleichen Anzahl von Protonen und einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen sind, bestehen sowohl Wasserstoff als auch Deuterium aus einem Proton pro Kern. Der Hauptunterschied zwischen Deuterium und Wasserstoff ist das Deuteriumatome enthalten im Kern ein Neutron, während Wasserstoffatome im Kern keine Neutronen enthalten.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Wasserstoff?
      - Definition, Eigenschaften, Anwendungen
2. Was ist Deuterium?
      - Definition, Eigenschaften, Anwendungen
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Deuterium und Wasserstoff
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Deuterium und Wasserstoff?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atommasse, Ordnungszahl, Deuterium, Deuteron, Wasserstoff, Isotop, Neutron, Proton

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 1. Es ist das erste Element des Periodensystems der Elemente. Es besteht aus einem einzigen Proton in seinem Kern. Die Standardatommasse von Wasserstoff beträgt 1,00794 u. Wasserstoff ist das leichteste Element der Erde. Das Wasserstoffatom kann als dargestellt werden ¹₁H.

Abbildung 1: Chemische Struktur von Wasserstoff.

Das Wasserstoffelement hat drei Hauptisotope. Sie sind Protium, Deuterium und Tritium. Protium ist die am häufigsten vorkommende Form dieser drei Isotope. Die Fülle davon liegt bei 99%. Daher wird es als normaler Wasserstoff angesehen. Das Protiumatom besteht aus einem Proton und hat keine Neutronen. Ein Elektron kann beobachtet werden, wenn es sich nicht in einer Bindung befindet. Die Elektronenkonfiguration von Wasserstoff beträgt 1s¹. Es hat nur ein Orbital und es hat keine p-Orbitale.

Wasserstoff wird am häufigsten als entweder H gefunden₂ Gas oder in flüssiger Form als Wasser (H₂O). Wenn Wasserstoff in H ist₂ Gasform, es ist leicht entflammbar und kann sich entzünden. Daher wird es bei der Verarbeitung fossiler Brennstoffe eingesetzt. Wasserstoff wird auch als Hauptreaktant bei der Herstellung von Ammoniak verwendet. Eine weitere wichtige Anwendung von Wasserstoff ist der Einsatz als Kühlmittel für Generatoren in Kraftwerken.

Was ist Deuterium?

Deuterium ist ein stabiles Isotop des Wasserstoffelements. Es enthält einen Kern mit einem Proton und einem Neutron. Außerhalb des Kerns hat Deuterium ein Elektron. Die Ordnungszahl von Deuterium ist 1. Die Atommasse von Deuterium beträgt etwa 2,014 u. Deuterium kann in Symbolen als angegeben werden, ²H.

Abbildung 2: Chemische Struktur von Deuterium

Die Menge an Deuterium in der Erdkruste beträgt etwa 0,015%. Da Deuterium stabil ist, ist es kein radioaktives Element. Es wird auch schwerer Wasserstoff genannt, weil es schwerer ist als normaler Wasserstoff. Reines Deuteriumgas ist selten zu finden. In den meisten Fällen kann HD-Gas (H-D) anstelle von D gefunden werden₂ Gas.

Schweres Wasser ist eine Form von Wasser aus D₂O Moleküle statt H₂O Moleküle. Es wird schweres Wasser genannt, weil D₂O ist schwerer als H₂O. Die Molmasse von D₂O ist etwa 20 g / mol, während die Molmasse von H₂O ist 18 g / mol. Schweres Wasser wird als Deuteriumquelle für Synthesereaktionen in der organischen Chemie verwendet.

Der Kern von Deuterium heißt Deuteron. Die Masse dieses Kerns beträgt ungefähr 2,013 u. Deuterium ist stabil mit einer ungeraden Anzahl von Protonen und einer ungeraden Anzahl von Neutronen. Die meisten Kerne mit einer ungeraden Anzahl von Protonen oder Neutronen sind instabil und unterliegen aufgrund dieser Instabilität einem Beta-Zerfall.

Deuterium wird in Spaltreaktoren in Form von schwerem Wasser eingesetzt. Hier werden Neutronen abgebremst. Deuterium wird auch in der Protonen-NMR-Spektroskopie als CDCl verwendet₃ um die Spektren des leichten Wasserstoffs vom Wasserstoff im Lösungsmittel zu unterscheiden.

Ähnlichkeiten zwischen Deuterium und Wasserstoff

• Sowohl Wasserstoff als auch Deuterium bestehen aus einem Proton und einem Elektron.
• Die Ordnungszahl beider ist gleich 1.
• Beide Arten von Atomen haben nur s Orbitale.
• Beide Atome sind in Wasserformen zu finden.

Unterschied zwischen Deuterium und Wasserstoff

Definition

Deuterium: Deuterium ist ein stabiles Isotop des Wasserstoffelements.

Wasserstoff: Wasserstoff ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 1.

Atommasse

Deuterium:  Die Atommasse von Deuterium beträgt 2.014 u.

Wasserstoff: Die Atommasse von Wasserstoff beträgt 1.00794 u.

Elementares Symbol

Deuterium: Deuterium kann entweder als D oder dargestellt werden ²₁H.

Wasserstoff: Wasserstoff kann entweder als H oder dargestellt werden ¹₁H.

Natürlicher Überfluss

Deuterium: Die Menge an Deuterium beträgt etwa 0,015%..

 Wasserstoff: Die Menge an Wasserstoff beträgt etwa 99%.

Zusammenfassung

Deuterium ist ein Isotop von Wasserstoff. Da Protium das häufigste Isotop von Wasserstoff ist, wird es als normaler Wasserstoff betrachtet. Die Menge an Protium beträgt etwa 99%. Zusätzlich zu den Isotopen besteht jedoch ein deutlicher Unterschied zwischen Deuterium und Wasserstoff.

Verweise:

1. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. „Interessante Deuterium-Fakten.“ ThoughtCo. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 25. Juli 2017. 
2. „Informationen zu Wasserstoffelementen, Eigenschaften und Verwendungen | Periodensystem. “Royal Society of Chemistry - Förderung der Exzellenz in den chemischen Wissenschaften. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 25. Juli 2017. 

Bildhöflichkeit:

"Blausen 0526 Hydrogen-1Atom" Von BruceBlaus - Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia
Blausen 0527 Hydrogen-2 Deuterium von BruceBlaus - Eget verk (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia