সমস্ত উপাদানের মৌলিক একক হিসাবে পরমাণু থাকে এবং একটি পরমাণুতে তিনটি মৌলিক কণা থাকে, যা ঋণাত্মকভাবে চার্জ করা ইলেকট্রন, ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটন এবং নিরপেক্ষ কণার নিউট্রন। নিউক্লিয়াসে উপস্থিত প্রোটন এবং নিউট্রনের সংখ্যাকে মৌলের ভর সংখ্যা বলা হয় এবং প্রোটনের সংখ্যাকে পারমাণবিক সংখ্যা বলা হয়। একই মৌল যাদের পরমাণুতে একই সংখ্যক প্রোটন থাকে কিন্তু বিভিন্ন সংখ্যক নিউট্রন থাকে তাদের আইসোটোপ বলে। একটি উদাহরণ হল হাইড্রোজেন, যার তিনটি আইসোটোপ রয়েছে। এটি শূন্য নিউট্রন সহ হাইড্রোজেন, একটি নিউট্রনযুক্ত ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম - এতে দুটি নিউট্রন রয়েছে। এই নিবন্ধটি ডিউটেরিয়াম নামক হাইড্রোজেনের একটি আইসোটোপের উপর ফোকাস করবে, যা ভারী হাইড্রোজেন নামেও পরিচিত।
ডিউটেরিয়াম কি?
ডিউটেরিয়াম হাইড্রোজেনের একটি আইসোটোপ যা একটি নিউট্রন দ্বারা হাইড্রোজেনের থেকে পৃথক। সাধারণত, হাইড্রোজেনে শুধুমাত্র একটি প্রোটন থাকে, যখন ডিউটেরিয়ামে একটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন থাকে। এটি প্রতিক্রিয়ায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়বিভাগ।
ডিউটেরিয়াম (রাসায়নিক প্রতীক D বা ²H) হল হাইড্রোজেনের একটি স্থিতিশীল আইসোটোপ যা প্রকৃতিতে অত্যন্ত অল্প পরিমাণে পাওয়া যায়। ডিউটেরিয়াম নিউক্লিয়াস, যাকে ডিউটরন বলা হয়, এতে একটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন থাকে, যখন অনেক বেশি সাধারণ হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসে শুধুমাত্র একটি প্রোটন থাকে এবং কোন নিউট্রন থাকে না। তাই, ডিউটেরিয়ামের প্রতিটি পরমাণুর একটি ভর রয়েছে যা একটি সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণুর প্রায় দ্বিগুণ, এবং ডিউটেরিয়ামকে ভারী হাইড্রোজেনও বলা হয়। যে জলে সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি ডিউটেরিয়াম পরমাণু দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় তাকে ভারী জল বলে।
মূল বৈশিষ্ট্য
ডিউটেরিয়ামের আইসোটোপিক ভর - 2, 014102 একক। ডিউটেরিয়ামের একটি স্থিতিশীল অর্ধ-জীবন রয়েছে কারণ এটি একটি স্থিতিশীল আইসোটোপ।
ডিউটেরিয়ামের অতিরিক্ত শক্তি হল 13,135.720 ± 0.001 keV। ডিউটেরিয়াম নিউক্লিয়াসের বাঁধাই শক্তি হল 2224.52 ± 0.20 keV। ডিউটেরিয়াম অক্সিজেনের সাথে মিলিত হয়ে D2O (2H2O) গঠন করে, যা ভারী জল নামেও পরিচিত। ডিউটেরিয়াম একটি তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ নয়।
ডিউটেরিয়াম স্বাস্থ্যের জন্য বিপজ্জনক নয়, তবে পারমাণবিক অস্ত্র তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। ডিউটেরিয়াম কৃত্রিমভাবে উত্পাদিত হয় না, কারণ এটি সমুদ্রের জলে প্রাকৃতিকভাবে প্রচুর এবং বহু প্রজন্মের মানুষের সেবা করতে পারে। এটি একটি সেন্ট্রিফিউগেশন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সমুদ্র থেকে আহরণ করা হয়৷
ভারী হাইড্রোজেন
হেভি হাইড্রোজেন হল হাইড্রোজেনের উচ্চতর আইসোটোপের নাম, যেমন ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম। কিন্তু আরো প্রায়ই এটি deuterium জন্য ব্যবহৃত হয়। এর পারমাণবিক ভর হলপ্রায় 2, এবং এর নিউক্লিয়াসে 1 প্রোটন এবং 1 নিউট্রন রয়েছে। সুতরাং, এর ভর সাধারণ হাইড্রোজেনের দ্বিগুণ। ডিউটেরিয়ামের অতিরিক্ত নিউট্রন এটিকে সাধারণ হাইড্রোজেনের চেয়ে ভারী করে তোলে, তাই একে ভারী হাইড্রোজেন বলা হয়।
ভারী হাইড্রোজেন 1931 সালে হ্যারল্ড ইউরে আবিষ্কার করেছিলেন - এই আবিষ্কারটি 1934 সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার লাভ করে। ইউরে আণবিক হাইড্রোজেন (H2) এর বাষ্প চাপ এবং ডিউটেরিয়াম (HD) দ্বারা প্রতিস্থাপিত একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে সংশ্লিষ্ট অণুর মধ্যে পার্থক্য ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন এবং এইভাবে তরল হাইড্রোজেনের পাতনের মাধ্যমে এই পদার্থগুলিকে আলাদা করার সম্ভাবনা রয়েছে। তরল হাইড্রোজেনের পাতন থেকে অবশিষ্টাংশে ডিউটেরিয়াম পাওয়া গেছে। এটি তার বিশুদ্ধ আকারে G. N দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। লুইস ইলেক্ট্রোলাইটিক ঘনত্ব পদ্ধতি ব্যবহার করে। যখন পানি বিদ্যুতায়িত হয়, তখন হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি হয়, যাতে অল্প পরিমাণে ডিউটেরিয়াম থাকে, তাই ডিউটেরিয়াম পানিতে ঘনীভূত হয়। ক্রমাগত ইলেক্ট্রোলাইসিসের মাধ্যমে যখন পানির পরিমাণ তার আসল আয়তনের প্রায় এক লক্ষ ভাগে কমে যায়, তখন প্রায় বিশুদ্ধ ডিউটেরিয়াম অক্সাইড, ভারী জল নামে পরিচিত, সরবরাহ করা হয়। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় এই ভারী জল তৈরির পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছিল৷
ব্যুৎপত্তি ও রাসায়নিক প্রতীক
"ডিউটেরিয়াম" নামটি এসেছে গ্রীক শব্দ ডিউটেরোস থেকে, যার অর্থ "দ্বিতীয়"। এটি ইঙ্গিত দেয় যে দুটি কণা নিয়ে গঠিত একটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস, সাধারণ (বা হালকা) হাইড্রোজেনের পরে ডিউটেরিয়াম হল দ্বিতীয় আইসোটোপ৷
ডিউটেরিয়াম প্রায়ই রাসায়নিক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়প্রতীক D. হাইড্রোজেনের একটি আইসোটোপ হিসাবে যার ভর সংখ্যা 2, এটিকে H হিসাবেও উপস্থাপন করা হয়। ডিউটেরিয়ামের সূত্র হল 2H। ইন্টারন্যাশনাল ইউনিয়ন অফ পিওর অ্যান্ড অ্যাপ্লায়েড কেমিস্ট্রি (আইইউপিএসি) ডি এবং এইচ উভয়কেই অনুমতি দেয়, যদিও এইচ পছন্দের৷
কীভাবে পানি থেকে ডিউটেরিয়াম পেতে হয়?
জলে ডিউটেরিয়ামকে ঘনীভূত করার ঐতিহ্যগত পদ্ধতি হাইড্রোজেন সালফাইড গ্যাসে আইসোটোপ বিনিময় ব্যবহার করে, যদিও আরও ভাল পদ্ধতি তৈরি করা হচ্ছে। হাইড্রোজেনের বিভিন্ন আইসোটোপের বিভাজন গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি এবং ক্রায়োজেনিক পাতন ব্যবহার করেও করা যেতে পারে, যা আইসোটোপগুলিকে আলাদা করতে ভৌত বৈশিষ্ট্যের পার্থক্য ব্যবহার করে।
ডিউটেরিয়াম জল
ডিউটেরিয়াম জল, যা ভারী জল নামেও পরিচিত, সাধারণ জলের মতোই। এটি ডিউটেরিয়াম এবং অক্সিজেনের সংমিশ্রণ দ্বারা গঠিত হয় এবং 2H2O হিসাবে মনোনীত হয়। ডিউটেরিয়াম জল সাধারণ জলের চেয়ে বেশি সান্দ্র। ভারী জল সাধারণ জলের তুলনায় 10.6% ঘন, তাই ভারী জলের বরফ সাধারণ জলে ডুবে যায়৷ কিছু প্রাণীর জন্য, ডিউটেরিয়াম জল বিষাক্ত, অন্যরা ভারী জলে বেঁচে থাকতে পারে তবে স্বাভাবিক জলের তুলনায় এটিতে আরও ধীরে ধীরে বিকাশ লাভ করবে। ডিউটেরিয়াম জল তেজস্ক্রিয় নয়। মানবদেহে প্রায় 5 গ্রাম ডিউটেরিয়াম থাকে এবং এটি নিরীহ। যদি প্রচুর পরিমাণে ভারী জল শরীরে প্রবেশ করে (উদাহরণস্বরূপ, শরীরের প্রায় 50% জল ভারী হয়ে যায়), এটি কোষের কর্মহীনতার কারণ হতে পারে এবং শেষ পর্যন্ত মৃত্যু হতে পারে৷
ভারী জলের পার্থক্য:
- হিমাঙ্ক বিন্দু ৩.৮২°C।
- তাপমাত্রাস্ফুটনাঙ্ক 101.4 °C।
- ভারী জলের ঘনত্ব হল 1.1056 g/mL (সাধারণ জল হল 0.9982 g/mL)।
- ভারী জলের pH হল 7.43 (সাধারণ জল হল 6.9996)।
- সমতল জল এবং ভারী জলের মধ্যে স্বাদ এবং গন্ধের সামান্য পার্থক্য রয়েছে।
ডিউটেরিয়ামের ব্যবহার
বিজ্ঞানীরা ডিউটেরিয়াম এবং এর যৌগগুলির জন্য অনেক ব্যবহার তৈরি করেছেন। উদাহরণস্বরূপ, ডিউটেরিয়াম রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং বিপাকীয় পথ অধ্যয়নের জন্য একটি অ-তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ট্রেসার। উপরন্তু, এটি নিউট্রন বিচ্ছুরণ ব্যবহার করে ম্যাক্রোমোলিকিউলস অধ্যয়ন করার জন্য দরকারী। Deuterated দ্রাবকগুলি (যেমন ভারী জল) সাধারণত পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন (NMR) স্পেকট্রোস্কোপিতে ব্যবহৃত হয় কারণ এই দ্রাবকগুলি গবেষণাধীন যৌগগুলির NMR স্পেকট্রাকে প্রভাবিত করে না। ডিউরেটেড যৌগগুলি ফেমটোসেকেন্ড ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপির জন্যও কার্যকর। ডিউটেরিয়াম পারমাণবিক ফিউশন বিক্রিয়ার জন্যও একটি জ্বালানী, যা একদিন শিল্প স্কেলে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
