of zware waterstof, symbool D of 2H, is de isotoop van waterstof met een atoomgewicht 2. Het bestaan van een zwaardere isotoop werd reeds vermoed op grond van het feit, dat het atoomgewicht van waterstof iets groter dan 1 was.
Het gelukte in 1931 aan Urey om het bestaan van deze isotoop aan te tonen, door van een grote hoeveelheid vloeibare waterstof het grootste deel te laten verdampen en het overblijvende spectroscopisch te onderzoeken. Spoedig daarna bleek, dat deuterium op eenvoudiger wijze bereid kon worden door electrolyse van water, waarbij de overblijvende badvloeistof relatief rijker is aan deuterium. Technisch wordt dit proces uitgevoerd door de Norsk Hydro, een fabriek in Noorwegen, waar men toch al reeds waterstof electrolytisch bereidde. Het deuterium wordt meestal bereid in de vorm van het overeenkomstige oxype D2O, dat is zwaar water. De prijs hiervan was voor de oorlog omstreeks ƒ 0,50 per g. Het deuterium komt slechts in een verhouding van 1:4000 voor in normale waterstof en haar verbindingen, zoals water. Hoewel isotopen in het algemeen vrijwel overeenkomstige chemische en fysische eigenschappen hebben, zijn de verschillen bij lichte waterstof of protium en deuterium vrij groot door het relatief zo belangrijke verschil in atoomgewicht. Het verschil in massa beïnvloedt vooral de nulpuntsenergie, welke voor de zwaardere isotoop lager is, zodat verdampingswarmte en smeltwarmte dienovereenkomstig groter zijn. Zo is het k.pt van D2 23,57 gr. tegenover dat van waterstof H2 20,38 gr. C. D2O smelt bij +3,8 gr., kookt bij 101,4 gr. C. en heeft een dichtheid van 1,1056. Door zeer nauwkeurig de dichtheid van gezuiverd water te bepalen kan dan ook het deuteriumgehalte daarvan worden afgeleid. Wegens het geringe verschil in vluchtigheid zal er bij zorgvuldige destillatie van gewoon water een kleine wijziging in de isotope samenstelling ontstaan. Zo verklaart men ook waarom water uit de Dode Zee iets meer deuterium bevat dan normaal water. Chemische reacties verlopen in zwaar water langzamer; het is echter geenszins toxisch.Deuterium vindt toepassing in het wetenschappelijke onderzoek voor het „merken” van moleculen, d.i. voor het bereiden van moleculen, die één of meer deuterium-atomen bevatten in plaats van normale waterstof. Door zo een gemerkt molecuul aan een chemische reactie te laten deelnemen, toe te voegen aan een biochemisch systeem of in voedsel te verwerken, kan het lot van deze moleculen gemakkelijk worden nagegaan door later te bepalen waar het deuterium is terechtgekomen. Zo blijkt bij het drinken van een hoeveelheid zwaar water, dat dit zich snel met de gehele waterinhoud van het lichaam mengt en dat bij de uitscheiding geen preferentie bestaat voor een van beide isotopen. Verder vindt zwaar water ook toepassing in splijtingsovens of uraanzuilen, nl. als middel tot verlangzamen van de neutronen, die bij de splijting van het uraan ontstaan (zie atoomenergie). Gewoon water kan hiervoor niet dienen omdat daarin de absorptie van de neutronen te groot is.
PROF. DR J. A. A. KETELAAR
Lit.: A. Farkas, Orthohydrogen, parahydrogen and heavy hydrogen (Cambridge 1935); Thorpe’s Dict. of Applied Chemistry 4th ed. (1939), 3, 560.
