Изотопи на водородот

Водородот (H) има три природни изотопи: H, H и H. H и H се стабилни, додека H има период на полураспад од години. Постојат и потешки изотопи; сите се синтетички и имаат полуживот помал од 1 зептосекунда (10 с). Од нив, H е најмалку стабилен, додека H е најмногу.
Водородот е единствениот елемент чии изотопи имаат различни имиња кои остануваат во вообичаена употреба денес: H е деутериум и H е тритиум. Симболите D и T понекогаш се користат за деутериум и тритиум; МСЧПХ (Меѓународен сојуз за чиста и применета хемија) ги прифаќа споменатите симболи, но ги препорачува стандардните изотопски симболи H и H, за да се избегне забуна во азбучното сортирање на хемиските формули. H, без неутрони, може да се нарече протиум за да се разјасни. (За време на раното проучување на радиоактивноста, некои други тешки радиоизотопи добиле имиња, но таквите имиња ретко се користат денес.)
1 Список на изотопи
Забелешка: „y“ значи година, но „ys“ значи јоктсекунда (10 секунди).
H, 1, 0, Стабилност, 1/2+, [, ], Protium
H (D), 1, 1, Стабилност, 1+, [, ], Deuterium
H (T), 1, 2, β, He, 1/2+, Trace, Tritium
H, 1, 3, n, H, 2−
H, 1, 4, 2n, H, (1/2+)
H, 1, 5, 2−#
H, 1, 6, #, 1/2+#
2 Водород-1 (протиум)
H (атомска маса ) е најчестиот водороден изотоп, со изобилство од >99,98%. Неговото јадро се состои од само еден протон, па затоа го има формалното име protium .
Протонот никогаш не бил забележан дека се распаѓа, така што H се смета за стабилен. Некои теории за големото обединување предложени во 1970-тите предвидуваат дека распаѓањето на протонот може да се случи со полуживот помеѓу 1028 и 1036 години. Доколку е така, тогаш H (и сите јадра за кои денес се верува дека се стабилни) се само набљудувачки стабилни. Од 2018 година, експериментите покажале дека просечниот животен век на протонот е > години.
3 Водород-2 (деутериум)
''Деутериум'', H (атомска маса ), другиот стабилен изотоп на водород, има еден протон и еден неутрон во неговото јадро, наречено деутрон. H содржи 26-184 ppm (по популација, не по маса) водород на Земјата; помалиот број има тенденција да се најде во водородниот гас, а поголемото збогатување (150 ppm) е типично за морската вода. Деутериумот на Земјата е збогатен во однос на неговата почетна концентрација во Големата експлозија и надворешниот Сончев Систем (≈27 ppm, атомска фракција) и постарите делови на Млечниот Пат (≈23 ppm). Веројатно диференцијалната концентрација на деутериум во внатрешниот Сончев Систем се должи на помалата испарливост на гасот и соединенијата на деутериум, збогатувајќи ги фракциите на деутериум во кометите и планетите изложени на значителна топлина од Сонцето во текот на милијарди години настанокот и развојот на Сончевиот Систем.
Деутериумот не е радиоактивен и не претставува значителна опасност за токсичност. Водата збогатена со H се нарекува тешка вода. Деутериумот и неговите соединенија се користат како нерадиоактивна ознака во хемиски експерименти и во растворувачи за - јадрена магнетна резонантна спектроскопија. Тешката вода се користи како модератор на неутрони и течност за ладење за јадрените реактори. Деутериумот е исто така потенцијално гориво за комерцијално јадрено соединување.
4 Водород-3 (тритиум)
''Тритиум'', H (атомска маса ), има еден протон и два неутрони во неговото јадро (тритон). Тој е радиоактивен, β-распад во хелиум-3 со полураспад . Трагите од H се појавуваат природно поради космичките зраци кои се во заемно дејство со атмосферските гасови. H е исто така пуштен во јадрени проби . Се користи во водородни бомби, како трагач во изотопската геохемија и во уредите за осветлување преку напојување.
Најчестиот начин за производство H е бомбардирање на природен изотоп на литиум, Li, со неутрони во јадрен реактор.
Тритиумот може да се користи во експерименти за хемиско и биолошко обележување како радиоактивен трагач. Спојувањето деутериум-тритиум користи H и H како негови главни реактанти, давајќи енергија преку губење на масата кога двете јадра се судираат и спојуваат на високи температури.
5 Водород-4
H (атомска маса ), со еден протон и три неутрони, е многу нестабилен изотоп. Тој е синтетизиран во лабораторија со бомбардирање на тритиум со брзодвижечки деутрони; тритонот го фаќа неутронот од деутронот. Присуството на H било заклучено со детектирање на емитирани протони. Се распаѓа со емисија на неутрони на H со полураспад од (или ).
Во сатиричниот роман од 1955 година, ''Глувчето што рикаше'', името квадиум го добил H што ја напојува ''Кју-бомбата'' што Војводството Фенвик го заробило од Соединетите Држави.
6 Водород-5
H (атомска маса ), со еден протон и четири неутрони, е многу нестабилен. Тој е синтетизиран во лабораторија со бомбардирање на тритиум со брзодвижечки тритони; еден тритон зафаќа два неутрони од другиот, станувајќи јадро со еден протон и четири неутрони. Преостанатиот протон може да се открие и да се заклучи постоењето на H. Се распаѓа со двојна неутронска емисија на H и има полураспад од ( ) – најкраткиот полураспад на кој било познат нуклид.
7 Водород-6
H (атомска маса ) има еден протон и пет неутрони. Има полураспад од.
8 Водород-7
H (атомска маса ) има еден протон и шест неутрони. За прв пат бил синтетизиран во 2003 година од група руски, јапонски и француски научници во Фабриката за радиоактивни изотопи на Рикен со бомбардирање на водород со атоми на хелиум-8 ; сите шест неутрони на хелиум-8 биле донирани на јадрото на водородот. Двата преостанати протони биле откриени од телескопот „РИКЕН“, уред направен од неколку слоеви на сензори, позиционирани зад целта на циклотронот RI Beam. H има полураспад од ( ).
9 Синџири за распаѓање
H и H се распаѓаат директно до H, кои потоа се распаѓаат до He. Распаѓањето на најтешките изотопи, H и H не е експериментално забележано.
:<math chem="">\begin{array}{rcl}\\
\ce{^3_1H} &\ce{->[12.32\ \ce{y}]} &\ce \\
\ce{^4_1H} &\ce{->[139\ \ce{ys}]} &\ce \\
\ce{^5_1H} &\ce{->[86\ \ce{ys}]} &\ce \\{}
\end{array}</math>
Времето на распаѓање е во јоктосекунди ( 10-24 s ) за сите овие изотопи освен H, што е во години.
10 Понатамошно читање
*