水素には 3 つの同位体があり、それぞれに名前が付けられているという点で注目に値します。重水素は水素同位体であり、周期表の元素の 1 つです。この原子の各原子には、陽子と中性子が含まれています。一方、水素の最も豊富な同位体であるプロチウムは、陽子を 1 つしか含まず、中性子を含みません。重水素には中性子が含まれているため、プロチウムよりも質量が大きく重いため、一部のサークルでは重水素と呼ばれます。 3 番目の水素同位体であるトリチウムがあります。これは、各原子が 1 つの陽子と 2 つの中性子を含むため、重水素としても知られています。トリチウムは、自然界に存在する水素の安定同位体です。
重水素とは?
重水素は、2 つしかない安定した水素同位体の 1 つです。重陽子と呼ばれる重水素原子の原子核には、1 つの陽子と 1 つの中性子が含まれていますが、かなり豊富な陽子原子の原子核には中性子が含まれていません。重水素は、6420 個の水素原子ごとに約 1 個の原子の割合で、地球の海に自然に豊富に存在します。
別の種類の水は重水と呼ばれ、化学式 D2O で表されます。普通の水より少し濃く、無色で食べられません。重水は重水とも呼ばれます。これは、文字 D または H2 で示される水素の同位体です。 H2O は通常の水、D2O は重水を表します。重水素ガス (D2、二重水素) は、重水素標識化学物質の合成に使用される重水素同位体の主要な供給源です。重水素ガスは、D2O をナトリウム、カルシウムの削りくず、または酸化カルシウムと亜鉛の混合物などの金属と反応させることによって経済的に生成されます。
重水とは?
重水 (D2O) は、酸化重水素とも呼ばれ、通常の水素の 2 倍の質量を持つ水素同位体である重水素と酸素で構成される水の一種です。 （通常の水は化学式 H2O で表されます。）したがって、重水の分子量は約 20（重水素の原子量 2 の 2 倍に酸素の原子量 16 を加えたもの）です。水の分子量は約 18 です (通常の水素の原子量の 2 倍の 1 に酸素の原子量を加えた 16 です)。
重水が発生する仕組み
通常の水に含まれる 2 つの水素原子が重水素原子に置き換わると、重水が形成されます。 D2O と略される酸化重水素は、化学的に高密度の水です。 Urey は、「重い水」という用語を作り出したとされています。重水は、普通の水に約6000分の1含まれています。ルイスとドナルドは、連続電気分解を使用して、微量のアルカリを含む水から数ミリリットルの純粋な重水を抽出しました。溶けた雪の残骸の中で、ヒマラヤで発見されました。さらに、バンヤン ツリーの葉と降雨で微量レベルが発見されました。
重水素ランプとは?
重水素アークランプは低圧ガス放電光源で、分光法で連続 UV スペクトルを提供するためによく使用されます。水素を利用するプラズマ「アーク」または放電ランプは、可視および赤外線出力を犠牲にして、優れた紫外線出力で知られています。
よく知られているように、D2 ランプとしても知られる重水素アークライトは、分光分析用の優れた放電ランプ光源です。フィラメントは通常、電球の光源ですが、D2 ランプの場合、形成されたアークが継続的な光源です。 D2 ランプは、UV 領域で連続スペクトルが必要な場合によく使用されます。フィラメントは通常タングステンで構成されており、点火するには 300 ～ 500 ボルトの一定電圧が必要です。アークが生成された後、電圧レベルを下げることができます。
重水素ランプの目的は何ですか?
重水素ランプは、波長 160 nm の高強度 UV 放射を放出します (一部のモデル)。可視光と赤外光の放出はごくわずかです。この特性により、重水素ランプは UV 分光法や UV スペクトル放射照度の標準として役立ちます。
紫外分光法で重水素ランプが使用されるのはなぜですか?
重水素ライトには、ハロゲン電球よりも複雑で高価な電源が必要です。ただし、紫外線で安定している数少ない連続スペクトル光源の 1 つです。重水素ランプは、400 nm 以下の比較的短い波長で光を放出します。
重水素ランプの図
重水素ランプの働き
重水素ランプは、出力スペクトル用に最適化されたニッケル ボックス構造の両側に配置されたタングステン フィラメントとアノードで構成されています。白熱電球とは異なり、重水素ランプは光を生成するためにフィラメントを必要としません。
結論
重水素は、2 つしかない安定な水素同位体の 1 つです。重水素としても知られる第 3 の水素同位体であるトリチウムがあります。重水 (D2O) の分子量は約 20 (重水素の原子量の 2 倍) です。 D2O と略される酸化重水素は、化学的に高密度の水です。重水は、普通の水に約6000分の1含まれています。重水素アークランプは、分光法で連続的な UV スペクトルを提供するために頻繁に使用されます。
