ડ્યુટેરિયમ : હાઇડ્રોજન તત્વનો એક સમસ્થાનિક. સંજ્ઞા 2H અથવા D પરમાણુઆંક 1, પરમાણુભાર 2.014102. તે ભારે હાઇડ્રોજન પણ કહેવાય છે.
નાભિકીય (કેન્દ્રકીય, nuclear) સ્થાયિત્વ અને હાઇડ્રોજનના રાસાયણિક તથા ભૌતિક પરમાણુભાર વચ્ચેની વિસંગતતા લક્ષમાં લેતાં હાઇડ્રોજનનો પરમાણ્વિકદળ 2 ધરાવતો સ્થાયી સમસ્થાનિક હોવો જોઈએ તેવી આગાહી કરવામાં આવી હતી. આ સમસ્થાનિક શોધવાનો સફળ પ્રયત્ન 1931માં હેરોલ્ડ યુરે (Harold Urey), એફ. જી. બ્રિકવેડે (F.G. Brickwedde) અને જી. એમ. મર્ફી (G. M. Murphy) એ કર્યો હતો. યુરેએ પ્રવાહી હાઇડ્રોજનનું નિસ્યંદન કર્યું અને બાકી રહેલા થોડા પ્રવાહીમાં ડ્યુટેરિયમ પારખ્યું હતું. ડ્યુટેરિયમની સ્થલીય (terrestrial) વિપુલતા સામાન્ય હાઇડ્રોજનના (પ્રૉટિયમ 1H) 6700 ભાગ દીઠ 1 ભાગ જેટલી હોય છે. ભૂસ્તરીય (geological) ફેરફારોને લીધે થતા વિભાગીકરણ(fractionation)ને કારણે આ પ્રમાણમાં સાધારણ ફેરફાર જોવા મળે છે. ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોજનમાં ખાસ કરીને પાણીના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવાયેલા હાઇડ્રોજનમાં ડ્યુટેરિયમ અતિ અલ્પ પ્રમાણમાં હોય છે.
ભારે પાણી (D2O)ના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા અથવા તેની Zn, Fe, Ca, U જેવી ધાતુઓ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા ડ્યુટેરિયમ વાયુ મેળવી શકાય છે. પ્રવાહી હાઇડ્રોજનના ખંડશ: (વિભાગીય, fractional) નિસ્યંદન દ્વારા પણ તે મેળવી શકાય છે.
સામાન્ય તાપમાને ડ્યુટેરિયમ વાયુ રૂપે (D2) હોય છે. સામાન્ય રીતે ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોની ર્દષ્ટિએ તે પ્રોટિયમ (હાઇડ્રોજન)ની જેમ જ વર્તે છે પણ તે પ્રોટિયમ કરતાં આછું ક્રિયાશીલ હોય છે. આ ઓછી સક્રિયતાનું કારણ ડ્યુટેરિયમની નીચી શૂન્ય-બિંદુ (zero point) ઊર્જા અને ઓછી સંઘાત (collision) આવૃત્તિ છે. સામાન્ય ડ્યુટેરિયમ 2/3 ભાગ ઑર્થો- તથા 1/3 ભાગ પૅરા-ડ્યુટેરિયમનું આણ્વિક મિશ્રણ હોય છે. 20 K (કેલ્વિન) તાપમાને આ સંતુલનમાં 97.8 % ઑર્થો-ડ્યુટેરિયમ હોય છે. આ બન્ને પ્રકારના ડ્યુટેરિયમની મોટા ભાગની ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ એકસમાન હોય છે. ડ્યુટેરિયમના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો સારણીમાં આપ્યા છે :
ડ્યુટેરિયમના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો
| ગુણધર્મ | n-H2@ | n-D2 |
| ગલનબિંદુ (K) | 13.957 | 18.73 |
| ઉત્કલનબિંદુ (K) | 20.39 | 23.67 |
| ક્રાંતિક તાપમાન (K) | 33.19 | 38.35 |
| ક્રાંતિક દ્બાણ (વાતા.) | 12.98 | 16.43 |
| ત્રિકબિંદુ (triple point) (K) | 13.96 | 18.72 |
| સંગલન ઉષ્મા (kJ/મોલ) | 0.117 | 0.197 |
| બાષ્પન ઉષ્મા (kJ/મોલ) | 0.904 | 1.226 |
| મોલર કદ (પ્રવાહી, 20 k મિલી.) | 28.3 | 23.5 |
| શૂન્યબિંદુ ઊર્જા (kJ/મોલ) | 25.9 | 18.5 |
| વિકિરણધર્મી સ્થાયિત્વ | સ્થાયી | સ્થાયી |
@ સામાન્ય (0.0156 પરમાણુ ટકા ધરાવતો) H2
પ્રાથમિક કણોની ડ્યુટેરોન (deuteron) (ડ્યુટેરિયમ નાભિક/કેન્દ્રક) સાથેની પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસ માટે બબલ (bubble) ચેમ્બરમાં પ્રવાહી ડ્યુટેરિયમ વપરાય છે. અન્ય નાભિકો સાથેની તેની પ્રક્રિયાના અભ્યાસ તેમજ રેડિયોસક્રિય (radioactive) નાભિકો ઉત્પન્ન કરવા માટે વૈજ્ઞાનિકો કણ-પ્રવેગકોમાં અભિઘાતક (bombarding) કણો તરીકે ડ્યુટેરોન્સનો ઉપયોગ કરે છે; દા.ત. સાયક્લોટ્રોન નામના સાધન દ્વારા મિલિયન કે બિલિયન ઇલેક્ટ્રૉન-વૉલ્ટ જેટલાં ઊર્જાસ્તરો સુધી ડ્યુટેરોન્સને પ્રવેગિત કરી શકાય છે. કાર્બનિક અને અકાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણમાં અભિજ્ઞાપક (tracer) અભ્યાસાર્થે ડ્યુટેરિયમ વાયુ વપરાય છે; દા.ત., હાઇડ્રોજનીકરણ કરતાં ઉદ્દીપકોની હાજરીમાં હાઇડ્રોજનયુક્ત પદાર્થો સાથેની વિનિમય પ્રક્રિયાઓમાં જો નિયંત્રિત તાપનાભિકીય (thermonuclear) સંગલન શક્ય બનાવી શકાય તો ડ્યુટેરિયમ વાયુ ઊર્જાનો અગત્યનો સ્રોત બની શકે.
ડ્યુટેરિયમ વાયુનું વિશ્લેષણ દ્રવ્યમાન સ્પેક્ટ્રમિકી દ્વારા કરાય છે. આ ઉપરાંત ઉષ્માવાહકતા તથા છિદ્રમાંથી વાયુના નિ:સરણના વેગ દ્વારા પણ વિશ્લેષણ કરાય છે. ડ્યુટેરિયમનું ભારે પાણી(D2O)માં પરિવર્તન કરીને આ ભારે પાણીનું પારરક્ત વર્ણપટ, ઘનત્વ, વક્રીભવનાંક તથા નાભિકીય ચુંબકીય સંસ્પંદન (nuclear magnetic resonance, nmr)થી પણ વિશ્લેષણ કરી શકાય છે.
જ. પો. ત્રિવેદી