Wodoru z symboli H i masie atomowej standardu 1.00782504 (7), litery U , ma trzy izotopy naturalny, oznaczony 1 H, 2 H 3 H Pozostałe ( 4 H 7 H), w szczególności niestabilne, zostały zsyntetyzowane w laboratorium, ale nigdy obserwowane w przyrodzie.
Wodór to jedyny pierwiastek o różnych nazwach i symbolach dla różnych izotopów, który jest nadal używany. 2 H (lub H2) izotopów są tak zwane „ deuter ” (symbol D), i 3 H (lub H-3), izotop „ tryt ” (symbol t). IUPAC , uznając jego wykorzystania, jednak nie polecam. Najpopularniejszy izotop wodoru, bez neutronu , jest czasami nazywany „ protium ” . Podczas pierwszych badań radioaktywności nadano również nazwy ciężkim izotopom wodoru, ale nazwy te nie są już używane.
Mion, Mu składa się z elektronu i antymionu . Muonium ma właściwości chemiczne zbliżone do atomu wodoru i może być uważane za najlżejszy izotop wodoru, oznaczany jako 0,11 H .
1 H jest najczęstszym izotopem wodoru, z liczebnością 99,98%. Ponieważ jej jądro składa się z pojedynczego protonu , czasami, ale raczej rzadko, nazywane jest „protium”. Z drugiej strony jon H + uzyskany przez utratę pojedynczego elektronu 1 H, a zatem formalnie składający się tylko z protonu, jest bardzo powszechnie nazywany „protonem” i nadaje swoją nazwę reakcjom ( protonowanie / deprotonowanie ) lub charakterystyka ( rozpuszczalnik protonowy ) z udziałem jonu H + .
2 H , inne stabilne izotopy wodoru, znany jako deuter zawiera rdzeń składający się z protonu i neutronu . Atomowy obfitość Ziemi deuteru wynosi między 0,0026 a 0,0184%, najniższy numer odpowiadający numerowi się w wodór gaz, najwyższa w wzbogaconego środowiska (0,015% lub 150 ppm), takie jak woda morska. Deuteru jest radioaktywny i nie stanowią poważne zagrożenie pod względem toksyczności. Woda wzbogacona molekułami zawierającymi deuter w miejsce „normalnych” atomów wodoru nazywana jest ciężką wodą . Deuter i jego związki są wykorzystywane jako nieradioaktywne znaczniki w eksperymentach chemicznych oraz jako rozpuszczalniki wprotonowej spektroskopii NMR . Ciężka woda jest używana jako moderator neutronów i chłodziwo w reaktorach jądrowych. Deuter jest również możliwym paliwem w syntezie jądrowej .
3 H - znany pod nazwą tryt ma rdzeń składający się z protonu i dwóch neutronów. Jest to pierwiastek promieniotwórczy, który rozpada się na hel 3 przez rozpad β - z okresem półtrwania 12,32 lat. Niewielkie ilości trytu są naturalnie obecne w wyniku interakcji między promieniami kosmicznymi a gazami atmosferycznymi. Tryt został również uwolniony podczas testów broni jądrowej . Tryt jest używany w broni termojądrowej , jako znacznik w geologii izotopowej oraz w niektórych urządzeniach oświetleniowych z własnym zasilaniem .
Najpopularniejszą metodą produkcji trytu jest bombardowanie neutronami naturalnie występującego izotopu litu , litu 6 , w reaktorze jądrowym .
Tryt był kiedyś powszechnie używany jako marker w chemii i biologii (ale jego użycie stało się mniej powszechne). Syntezy jądrowej DT tryt stosowany jako podstawowy odczynnika z deuteru , uwalniając energię utraty masy podczas dwóch jąder stapiają się razem i bardzo wysokich temperaturach.
4 H zwany czasami quadrium ma jądro składające się z jednego protonu i trzech neutronów. Jest to wysoce niestabilny izotop wodoru, który został zsyntetyzowany w laboratorium przez bombardowanie trytu szybkimi jądrami deuteru . W tym eksperymencie jądro trytu wychwytuje neutron z szybkiego jądra deuteru. Obecność wodoru 4 została wydedukowana przez detekcję emisji protonów. Jego masa atomowa wynosi 4,02781 ± 0,00011. Rozpada się przez emisję neutronów z okresem półtrwania (1,39 ± 0,10) × 10 -22 sekund.
Muonic hel ( 4,1 H ), został stworzony przez zastąpienie elektronu w hel 4 do mion , przy mion orbitalnego bliżej niż jądra elektronów. Hel mionowy można zatem postrzegać jako izotop wodoru, którego jądro składa się z dwóch neutronów, dwóch protonów i mionu, z pojedynczym elektronem krążącym wokół jądra. Wodór 4.1 może wiązać się z innymi atomami i dlatego działa bardziej jak atom wodoru niż obojętny atom helu.
5 H jest wysoce niestabilnym izotopem wodoru. Jej jądro składa się z jednego protonu i czterech neutronów. Został zsyntetyzowany w laboratorium przez bombardowanie trytu szybkimi jądrami trytu. W tym eksperymencie jądro trytu wychwytuje dwa neutrony z innego jądra i dlatego staje się jądrem czterech neutronów. Pozostały proton można wykryć, udowadniając istnienie wodoru 5. Rozpada się on w wyniku podwójnej emisji neutronów, a jego okres półtrwania wynosi co najmniej 9,1 × 10 -22 sekund.
6 H jest wysoce niestabilnym izotopem wodoru. Jej jądro składa się z jednego protonu i pięciu neutronów. Rozpada się w wyniku potrójnej emisji neutronów, a jego okres półtrwania wynosi 2,90 × 10 −22 sekundy
7 H jest znanym izotopem o najwyższym stosunku liczby neutronów i protonów ( N / Z = 6). Jest to również nuklid o najmniejszym znanym okresie półtrwania (2,3 ± 0,6) × 10-27 s . Rozkłada się na tryt 3 H i cztery neutrony.
Po raz pierwszy został zsyntetyzowany w 2003 roku przez grupę rosyjskich, japońskich i francuskich naukowców z RIKEN , poprzez bombardowanie wodoru 8 atomami helu . W tej reakcji sześć neutronów helu 8 jest przekazywanych do jądra wodoru. Są to dwa pozostałe protony, które zostały wykryte przez "teleskop RIKEN", urządzenie składające się z kilku warstw czujników umieszczonych między celem a promieniem RI cyklotronu.
Rzeczywistość istnienia, choć niezwykle ulotnego, wodoru 7 została potwierdzona w 2007 roku obserwacją rezonansu jądrowego. Ten eksperyment przeprowadzono w GANIL we Francji, bombardując cel węgla 12 przez węgiel 13 , wytwarzając w ten sposób wiązkę atomów helu 8 , z których niektóre przereagowały z węglem 12 gazu otaczającego ( butan C 4 H 10) zgodnie z reakcją 8
2On + 12
6C → 7
1H + 13
7NIE.
Symbol | Z | NIE | Masa atomowa ( u ) |
Pół życia | Tryb(y) rozpadu | Izotop (y) -son | Spin jądrowy | Reprezentatywny skład izotopowy ( ułamek molowy ) |
Zakres naturalnej zmienności ( ułamek molowy ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0,11 godz | 0 | 0 | 0,113 | ||||||
1 godzina | 1 | 0 | 1.00782503207 (10) | Stabilny | 1 ⁄ 2 + | 0.999885 (70) | 0,999816–0,999974 | ||
2 godziny | 1 | 1 | 2.0141017778 (4) | Stabilny | 1 + | 0,000115 (70) | 0,000026–0,000184 | ||
3 godz | 1 | 2 | 3.0160492777 (25) | 12,32 (2) lat | β - | 3 On | 1 ⁄ 2 + | Ślad | |
4 godziny | 1 | 3 | 4.02781 (11) |
1,39 (10) × 10 -22 s [ 4,6 (9) MeV ] |
nie | 3 godz | 2 - | ||
4,1 godz | 2 | 2 | 4116 | ||||||
5 godz | 1 | 4 | 5.03531 (11) | > 9,1 × 10 -22 s ? | nie | 4 godziny | ( 1 ⁄ 2 + ) | ||
6 godz | 1 | 5 | 6.04494 (28) |
2,90 (70) × 10-22 s [ 1,6 (4) MeV ] |
3n | 3 godz | 2 - # | ||
4n | 2 godziny | ||||||||
7 rano | 1 | 6 | 7,05275 (108) # |
2,3 (6) × 10 -27 s # [ 20 (5) MeV ] # |
4n | 3 godz | 1/2 + # |
Masa izotopów z:
Kompozycje izotopowe i standardowe masy atomowe:
Dane dotyczące okresu półtrwania, spinu i izomerów:
1 | H | Hej | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | fa | Urodzony | ||||||||||||||||||||||||
3 | nie dotyczy | Mg | Glin | tak | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Tak | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Płyta CD | W | Sn | Sb | ty | ja | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs , , , , , , , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, , | Ba | To | Pr | Nd | Po południu | Sm | Miał | Bóg | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Czytać | Hf | Twój | W | Re | Kość | Ir | Pt | W | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | W | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Cz | Rocznie | U | Np | Mógłby | Jestem | Cm | Bk | cf | Jest | Fm | Md | Nie | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |