L'UICPA recommande de représenter le deutérium par le symbole2H afin de préserver l'homogénéité de ses dénominations, mais tolère le symbole D qui est largement utilisé[b]. La raison de cette tolérance serait à chercher dans le fait que, de tous les éléments chimiques, l'hydrogène est celui dontles isotopes ont des différences de masse relatives les plus élevées. Cela a des conséquences sur leurs propriétés physico-chimiques respectives. La masse atomique duprotium1H est ainsi de 1,007 825 032 14 u alors que celle du deutérium2H est de 2,014 101 777 99 u[2].
La présence de deutérium sur Terre, dans le reste duSystème solaire et dans le spectre desétoiles est une donnée importante de lacosmologie physique, car les noyaux2H ne peuvent s'être formés aux abondances observées que lors de lanucléosynthèse primordiale[c]. 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 duBig Bang par rapport à lathéorie de l'état stationnaire : on pense que l'abondance relative du deutérium par rapport à l'hydrogène est demeurée essentiellement constante depuis lanucléosynthèse primordiale, il y a13,7 milliards d'années[7].
Le rapport d'abondance du deutérium par rapport au protium au début de l'histoire du Système solaire est estimé à 0,002 25 % lui aussi[8], les valeurs surVénus (1,6 %)[9],[10] et surMars (0,093 %)[11] sont respectivement 90 à115 fois et 5 à7 fois plus élevées que sur Terre, ce qui est interprété comme un vestige de la présence passée d'eau sur ces deux planètes[12].
Propriétés physicochimiques et effets physiologiques
Le deutérium gazeux (D2) est légèrement plusvisqueux que le protium (1H2)[13].
Au plan chimique, le deutérium présente uneffet isotopique significatif : il est un peu moins réactif que le protium et forme des liaisons (liaison covalente etliaison hydrogène) légèrement plus fortes. Absorber de l'eau lourde plutôt que de l'eau naturelle n'est pas sans conséquences sur l'organisme, des expériences sur des animaux de laboratoire indiquant que les effets les plus notables se manifestent en premier au niveau des cellules à division rapide, en affectant lesmitoses et accélérant ainsi la dégradation des tissus (voir « Eau lourde »).
Des problèmes digestifs commencent à surgir chez les animaux avec un taux de remplacement physiologique de l'ordre de 25 %, ainsi que des problèmes de stérilité dus au fait que lesméioses sont bloquées autant que les mitoses. On a observé que, dans ces conditions, les plantes cessent de croître et que les graines cessent de germer. À un taux de deutération voisin de 50 %, leseucaryotes sont atteints de lésions létales (chez les animaux, défaillances graves au niveau de l'intestin et des os, notamment) tandis que lesprocaryotes survivent dans l'eau lourde pure, affectés semble-t-il simplement par une croissance ralentie[14].
Aux températures ordinaires, le deutérium est un gaz (HD ou D2). Il est très rare et difficile à exploiter. Samasse volumique est de 0,168 kg/m3 dans lesconditions standard etmasse atomique de 2,014 101 777 99 u.
Le deutérium est et sera également utilisé dans les futurs réacteurs àfusion nucléaire contrôlée[réf. nécessaire], car il représente un des deux principaux éléments du combustible de la fusion, l'autre étant letritium. Le deutérium est par conséquent une matière nucléaire dont la détention est réglementée (Article R1333-1 du code de la défense).
Les solvants deutérés (solvant dans lesquelles les atomes deprotium sont remplacés par du deutérium) sont largement utilisés enRMN du proton, car ils présentent l'intérêt de ne pas apparaître sur le spectre ; en effet, la fréquence de résonance du deutérium est différente de celle du protium[pas clair].
Il a été proposé d'utiliser les rapports d'isotopes stables d'hydrogène (Delta D ou δD) pour retracer l'origine de la nourriture de certains animaux, et par exemple pour déterminer la provenance d'un poisson dans un bassin versant, ce qui présupposait une absence d'effetmétabolique outrophique sur le « Delta D » des tissus. une étude a montré (2011) que quatre poissons ayant grandi dans le même milieu présentaient néanmoins (selon leur taille et position trophique) des valeurs très différentes de δD (Selon les auteurs, l'explication pourrait être un effet métabolique et/ou un cumulatif du Delta D de l'eau ambiante sur l'H échangeable à chaque stade trophique). Cette expérience a montré qu'il fallait prendre en compte la taille et le type d'aliments consommés pour ainsi détecter l'origine des poissons[15].
Le deutérium est amplement mis en avant dans les jeux en ligneOGame et Xspace où il est utilisé dans les processus de recherche, mais aussi comme carburant et source d'énergie (via des centrales à fusion).
Dans l'univers deWarhammer 40,000, certaines armes utilisent le deutérium.
Dans l'univers deStar Trek, le deutérium est utilisé dans le système de propulsion des astronefs.
Dans l'univers deStargate SG-1, le deutérium, extrait de l'eau lourde, est utilisé pour alimenter une centrale à fusion contrôlée sur la planète Euronda.
Dans l'univers deHalo, le deutérium est utilisé pour carburer les vaisseaux humains dans l'espace normal. Il sert aussi à auto-détruire le vaisseau en saturant la chambre à fusion avec le deutérium.
Dans le jeu vidéoDeuteros: The Next Millennium, édité par Activision en 1991, et sorti sur Amiga et Atari ST, le joueur va extraire différents minerais dont du deutérium pour partir à la conquête spatiale.
Dans le jeu vidéoNo Man's Sky, le deutérium doit être raffiné à partir de tritium et de dihydrogène ; il sert à fabriquer quelques technologies.
↑En plus du deutérium, les quatre autres atomes stables ayant un nombre impair à la fois de protons et de neutrons sont lelithium 6, lebore 10, l'azote 14 et letantale 180m.
