Einführung
Deuteriumoxid, auch „schweres Wasser“ genannt, hat die chemische Formel D2O. Das Deuteriumatom, ausgedrückt durch das Symbol D, ist ein Wasserstoffisotop. Der Unterschied zwischen D2O und „normalem“ Wasser H2O liegt im Kern des Wasserstoffatoms: Wasserstoff 1H, auch Protium genannt, hat nur ein Proton, während Deuterium D, auch als 2H geschrieben, hat ein Proton und ein Neutron in seinem Kern. Das zusätzliche Neutron macht das D2O-Molekül im Vergleich zu Wasser H2O schwerer. Das Wasserstoffisotop Tritium 3H hat sogar ein zweites Neutron in seinem Kern.
Die Molmasse von D2O beträgt 20,0276 g/mol. Seine Dichte ist höher als die Dichte von H2O. D2O wird in der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), in der organischen Chemie, in der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und in einigen Arten von Kernreaktoren als Moderator verwendet, um die Geschwindigkeit von Neutronen zu verlangsamen.
Die natürliche Häufigkeit von Deuterium beträgt 0,015 Prozent. Mit anderen Worten, Wasser enthält 150 ppm Deuterium. Zur Herstellung von schwerem Wasser kann die Deuteriumkonzentration durch Destillation, Elektrolyse oder durch das sogenannte Girdler-Sulfid-Verfahren, einem Isotopenaustauschprozess von Wasserstoffatomen zwischen H2S und H2O über mehrere Temperaturschritte, erhöht werden. Der Deuteriumaustausch hängt von der Temperatur ab. Hohe Temperaturen fördern die Migration zu H2S, niedrige Temperaturen bevorzugt zu H2O. Deuteriumangereichertes Wasser mit einem Deuteriumgehalt von über 99 % kann hergestellt werden. Was bleibt, ist Deuterium abgereichertes Wasser.