元素氫的一種穩定同位素,俗稱重氫,符號12H,簡寫為2H。氘的專用符號為D。氘核的符號為d。

  發現 自1919年F.W.阿斯頓用質譜儀(見質譜法)發現大多數元素有同位素後,人們試圖發現氫的重同位素,並用來解釋氫的原子量1.00777小數上的增值。1919年,O.斯特恩和 M.福爾默爾企圖用用擴散法分離氫同位素,未得到預期的結果。1927年阿斯頓以16O的原子量為16.00000作基準測得氫的原子量為1.00778,與化學法測得的氫原子量1.00777相符而認為氫是單一同位素的元素。1929年發現天然氧是由三種同位素組成的,從而出現瞭原子量化學標度和物理標度的差異。質譜法測定的氫原子量換算成化學標度後變成1.00756,比化學測定值小0.00021。1931年R.T.伯奇和D.H.門澤爾根據此差值指出,應有質量數為2的氫同位素存在,並估計出2H:1H=1:4500。

  1931年底H.C.尤裡、F.G.佈裡克韋德和G.M.默菲將4升液氫在三相點溫度(14K)緩慢蒸發到隻剩1毫升殘液,然後用光柵光譜分析,結果在巴耳末線中發現質量數為2的氫同位素的譜線,從而發現瞭重氫。尤裡因此獲得1934年諾貝爾化學獎。

  性質 氕和氘的質量比為1:2,是所有穩定同位素中質量相差最大的一對同位素,因此表現在物理性質上的差異也最大(見表)

氫同位素的物理性質

  氘具有較低的零點能和較小的碰撞頻率,導致其化學反應性比氫低。氘的核自旋量子數為1,所以D2分子存在正仲分子。氘可以生成各種含氘化合物,最重要的氘化合物是重水。

  存在 天然氫中含有質量數為1的氕(H)99.985%,質量數為2的氘(D)約0.015%,還含有痕量的質量數為3的氫的放射性同位素氚(T)約5×10_19%。氕和氘可以結合成三種分子:輕氫H2、半重氫HD和重氫D2

  由於H2D2

2HD平衡的存在,且平衡常數約等於4,在天然氫中主要存在H 2和HD分子。

  分離 液氫精餾是現代分離氘的有效方法之一。但在低溫蒸餾時首先濃集的是HD,必須經催化劑轉化為D2、HD、H2的平衡混合物後才能繼續精餾濃集。(見同位素分離)。

  應用 氘主要以重水的形式被使用。在涉及氫的化學反應和生物化學反應研究工作中,氘廣泛用作示蹤原子。它常用作離子源;用經加速器加速的氘核轟擊其他原子核,可進行核反應的研究。氘還是重要的核燃料。