OXYDE DE DEUTÉRIUM

Qu’est-ce que l’oxyde de deutérium?

Deuterium Oxide

L’oxyde de deutérium (CAS 7789-20-0; l’eau lourde; 2H20; D20) est une forme d’eau dans laquelle les deux atomes d’hydrogène sont des isotopes de deutérium plutôt que des isotopes de protium (hydrogène léger). Le deutérium est un isotope stable.  Isowater a développé un procédé exclusif pour produire du deutérium de manière fiable et économique dans une plage de concentrations allant de 70 % à plus de 99,995 %.

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Origines de l’oxyde de deutérium

La majorité du deutérium (hydrogène lourd) que l’on retrouve sur la planète a été formé, croit-on, environ 10 minutes après le Big Bang, ainsi que d’autres isotopes très légers se trouvant dans l’univers. Plus récemment, il y a 2,5 milliards d’années, la plupart des atomes de deutérium sur la Terre ont été intégrés dans les molécules d’eau. La petite fraction d’hydrogène naturel constituée par l’isotope de deutérium (seulement 0,015 % de tous les isotopes d’hydrogène) se trouvait maintenant le plus couramment sous forme de molécules de HDO. Depuis lors, le deutérium a continué à se présenter le plus couramment sous cette forme et a éventuellement été découvert par les scientifiques en 1931 sous forme d’eau lourde.

Le chimiste américain Harold C. Urey, travaillant avec ses collègues Ferdinand G. Brickwedde et George M. Murphy, a découvert le deutérium en 1931. Pour cette découverte, il a reçu le prix Nobel de chimie en 1934. Depuis cette découverte initiale du deutérium, plusieurs variantes et formes de la substance ont été créées et découvertes, comme l’oxyde de deutérium..

Le grand-père du fondateur et chef de la direction d’Isowater Andrew T. B. Stuart, Alexander T. Stuart, a mis en œuvre une installation d’électrolyse de l’eau à San Carlos en Californie, qui devint plus tard un site d’enrichissement du deutérium pour le gouvernement américain dans les années 1930.

L’eau lourde pure, le D2O, est l’oxyde de l’isotope lourd stable de l’hydrogène, le deutérium, dénoté par les symboles 2H ou D. Physiquement et chimiquement presque identique à l’eau « légère » ordinaire, le H2O, sa densité est 10 % plus grande. C’est cette densité accrue qui donne à ce composé son surnom : l’eau lourde.

Usages de l’oxyde de deutérium

Tous les usages de l’oxyde de deutérium sont en raison des traits que l’isotope possède et qui lui donnent la capacité d’être utile dans une si large gamme d’utilisations. Partout dans le monde, l’oxyde de deutérium est utilisé dans un éventail d’applications, de modérateur de neutrons dans les centrales nucléaires à indicateur isotopique dans la recherche sur les processus chimiques et biochimiques. À l’origine, le deutérium était employé pour les procédures analytiques en chimie et en physique, mais son utilisation s’est rapidement répandue aux études sur des techniques thérapeutiques possibles pour la lutte contre le cancer, à la physique nucléaire expérimentale et à plusieurs autres domaines.

Propriétés physiques de l’oxyde de deutérium

Les propriétés physiques de l’eau et de l’oxyde de deutérium (l’eau lourde) diffèrent de plusieurs manières. Par exemple, l’eau lourde est moins dissociée que l’eau légère à une température donnée. En outre, la concentration réelle d’ions D+ est inférieure à celle des ions H+ dans un échantillon d’eau légère à la même température. La même chose s’applique lors de la comparaison des ions OD– et OH–. Pour l’eau lourde, Kw D2O (25,0 °C) = 1,35 × 10−15, et [D+] doit être égal à [OD−] pour l’eau neutre. Ainsi, pKw D2O = p[OD−] + p[D+] = 7,44 + 7,44 = 14,87 (25,0 °C), et le p[D+] de l’eau lourde neutre à 25,0 °C est 7,44.

Le pD de l’eau lourde est habituellement mesuré à l’aide d’électrodes de pH produisant une valeur pH (apparente), pHa, et à diverses températures, le pD acide véritable peut être estimé à partir du pHa mesuré directement par le compteur de pH, de manière à ce que pD+ = pHa (mesure apparente du compteur de pH) + 0,41. La correction de l’électrode pour les conditions alcalines est de 0,456 pour l’eau lourde. La correction alcaline est alors pD+ = PHa (mesure apparente du compteur de pH) + 0,456. Ces corrections sont légèrement différentes des écarts de p[D+] et de p[OD-] de 0.44 par rapport à ceux correspondants de l’eau lourde.

Eau lourde à l’oxyde de deutérium

L’eau lourde est plus dense de 10,6 % que l’eau ordinaire et les propriétés physiquement différentes de l’eau lourde peuvent être perçues sans matériel spécialisé si un échantillon congelé est placé dans l’eau normale, car il coulera au fond. Si l’eau est à très basse température, le point de fusion de la glace lourde peut également être observé : elle fond à 3,7 °C et ne fondra donc pas dans l’eau normale près de son point de congélation.

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