1 – تقديم :
الديوتيريوم هو ذرة الهيدروجين التي تحتوي نواتها على بروتون واحد ونيوترون واحد وتسمى هذه الذرة بالهيدروجين الثقيل ، وتسمى نواة الديوتريوم ( بالديوترون ) . وبذلك يعتبر الديوتريوم أحد النظائر الثلاثة الطبيعية للهيدروجين . حيث أن الشكل الشائع لذرة الهيدروجين هو ذرة مكونة من بروتون واحد فقط ، وهذا هو النظير الأول للهيدروجين . وهناك نظير ثالث للهيدروجين يسمى (ىالتريتيوم ) وتكون نواة ذرة الهيدروجين في هذه الحالة مكونة من بروتون واحد ونيوترونين اثنين ، والتريتيوم هو أثقل نظائر الهيدروجين الطبيعية وأكثرها ندرة .
يوجد الديوتريوم في الطبيعة في مياه المحيطات والبحار ، حيث أن هناك ذرة ديوتريوم واحدة من بين كل 6500 ذرة هيدروجين في الطبيعة .
ويعتقد أنه يمكن العثور على نسبة أكبر من الديوتريوم كلما توغلنا أكثر في عمق مياه المحيطات .
من الناحية الفيزيائية فإن الديوتريوم هو غاز في درجة الحرارة العادية ، وهو نظير مستقر إشعاعياً، أي أنه ليس له عمر نصف . كتلة هذا النظير هي 2.01355321270 وحدة كتل ذرية .
يرمز للديوتريوم عادةً بالرمز D أو 2H ، فمثلاً الرمز الكيميائي لجزيء الماء الثقيل هو D2O على خلاف جزيء الماء العادي والذي يرمز له بالرمز H2O . ومما يجدر ذكره أن الماء الثقيل أكثر لزوجة من الماء العادي وكثافته النسبية أعلى منه .
2 – تاريخ الديوتريوم :
تم اكتشاف نظير الهيدروجين الديوتريوم عام 1931 من قبل العالم الأمريكي هارولد أوري والذي استلم جائزة نوبل بالكيمياء عام 1934 على هذا الاكتشاف.
3 – التطبيقات :
الاستخدام الأهم للديوتريوم هو في إنتاج الماء الثقيل والذي يستخدم بدوره في بعض المفاعلات النووية.
كما أن القدرة العالية له على إنتاج الطاقة عند إدخاله في تفاعلات نووية اندماجية تجعله أحد أفضل الخيارات التي يعول عليها العلماء لتوليد طاقة نووية نظيفة في المستقبل .
ويستفاد من الديوتريوم اليوم في إجراء الكثير من التجارب والأبحاث العلمية في مجالي الكيمياء التطبيقية والكيمياء الحيوية، حيث يستخدم كنظير غير مشع في تتبع الجزيئات في التفاعلات الكيميائية . وذلك لأن الديوتريوم يتصرف في التفاعلات الكيميائية تماماً كالهيدروجين العادي، ويمكن تتبع الديوتريوم وتمييزه عن الهيدروجين العادي في نهاية التجربة بسبب فارق الكتلة بينهما.
من التفاعلات النووية الإندامجية الشائعة على النجوم ( بما فيها شمسنا ) هو اندماج أنوية ذرات الهيدروجين العادي لتكوين الديوتريوم والتريتيوم والهليوم الثلاثي والرباعي .
* تعتبر النروج من أقدم الدول التي أنتجت الماء الثقيل , ولذلك قام هتلر باحتلال النروج في الحرب العالمية الثانية رغم أنها ليست دولة محاربة له , وما ذلك إلا للحصول على الماء الثقيل التي تنتجه , إضافة إلى نسبته المرتفعة في مياه بحر الشمال .
* وتعتبر إيران اليوم من الدول المتقدمة في إنتاج الماء الثقيل . ومن أسرار الاتفاق النووي الإيراني الذي وافقت الولايات الامريكية عليه شريطة أن تقدم إيران عشرات الآطنان من الماء الثقيل للولايات الأمريكية ( ربما هبة ) والصورة المنشورة أدناه تظهر البراميل المعبأة بالماء الثقيل المصدر للولايات الأمريكية يوم حكم أوباما . كما تظهر صورة أخرى أجهزة التحليل الكهربائي الضخمة للماء لإنتاج الماء الثقيل .