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Concept
Deutérium
Résumé
Le deutérium, noté H ou D, est l'isotope de l'hydrogène dont le nombre de masse est égal à 2 : son noyau atomique, appelé deuton ou deutéron, compte et avec un spin 1+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Il s'agit d'un isotope stable découvert en 1931 par Harold Clayton Urey, chimiste à l'université Columbia ; cette découverte lui valut le prix Nobel de chimie en 1934.
vignette|Tube à gaz au deutérium.
L'UICPA recommande de représenter le deutérium par le symbole H afin de préserver l'homogénéité de ses dénominations, mais tolère le symbole D qui est largement utilisé. La raison de cette tolérance serait à chercher dans le fait que, de tous les éléments chimiques, l'hydrogène est celui pour lequel les isotopes ont des différences de masse relatives les plus élevées. Cela a des conséquences sur leurs propriétés physico-chimiques respectives. La masse atomique du protium H est de alors que celle du deutérium H est de .
Le deutérium existe naturellement à l'état de traces (typiquement 0,015 % en abondance (nombre d'atomes) par rapport au protium), éventuellement sous forme de dideutérium , mais sa forme la plus fréquente dans l'Univers est de loin le deutérure d'hydrogène (HD ou H-H), dans lequel un atome de deutérium est lié à un atome de protium par une liaison électronique simple. La proportion massique de deutérium dans l'eau pure à est voisine de et dans l'eau de mer de .
La présence de deutérium sur Terre, dans le reste du système solaire et dans le spectre des étoiles est une donnée importante de la cosmologie physique, car les noyaux H ne peuvent s'être formés aux abondances observées que lors de la nucléosynthèse primordiale. La présence d'une fraction faible, mais constante, de deutérium partout où l'on trouve de l'hydrogène dans l'Univers (hormis dans les géantes gazeuses qui ont une concentration accrue en deutérium, mais dont la taille relative reste toutefois très petite par rapport à celle de l'Univers), est un argument en faveur de la théorie du Big Bang par rapport à la théorie de l'état stationnaire : on pense que l'abondance relative du deutérium par rapport à l'hydrogène est demeurée essentiellement constante depuis la nucléosynthèse primordiale, il y a d'années.
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