Termeni

• diatomicconstând din doi atomi.
• izotopeforme ale unui element în care atomii au un număr diferit de neutroni în nucleele lor., În consecință, atomii aceluiași izotop vor avea același număr atomic, dar un număr de masă diferit.

proprietățile izotopilor hidrogenului

hidrogenul are trei izotopi naturali: 1h (protiu), 2h (deuteriu) și 3h (tritiu). Alte nuclee foarte instabile (4H până la 7h) au fost sintetizate în laborator, dar nu apar în natură. Cel mai stabil radioizotop al hidrogenului este tritiul, cu un timp de înjumătățire de 12,32 ani. Toți izotopii mai grei sunt sintetici și au un timp de înjumătățire mai mic decât o zeptosecundă (10-21 sec)., Dintre acestea, 5h este cel mai stabil, iar cel mai puțin stabil izotop este 7h .

Protium

1H este cel mai comun de izotopi de hidrogen, cu o abundenta de mai mult de 99.98%. Nucleul acestui izotop constă dintr-un singur proton (număr atomic = număr de masă = 1), iar masa sa este 1.007825 amu., Hidrogenul se găsește în general sub formă de gaz hidrogen diatomic H2 sau se combină cu alți atomi în compuși—hidrogenul monoatomic este rar. H–H bond este una dintre cele mai puternice legături în natură, cu o legătură entalpia de disociere 435.88 kJ/mol la 298 K. Ca o consecință, H2 disociază doar într-o mică măsură până la temperaturi mai ridicate sunt atinse. La 3000K, gradul de disociere este de numai 7,85%. Atomii de hidrogen sunt atât de reactivi încât se combină cu aproape toate elementele.

Deuteriu

2h, sau deuteriu (D), este celălalt izotop stabil al hidrogenului. Are o abundență naturală de ~156.,25 ppm în oceane și reprezintă aproximativ 0, 0156% din tot hidrogenul găsit pe pământ. Nucleul deuteriului, numit deuteron, conține un proton și un neutron (numărul de masă = 2), în timp ce izotopul de hidrogen mult mai comun, protium, nu are neutroni în nucleu. Din cauza neutron în plus prezente în nucleul de deuteriu este de aproximativ de două ori masa de protium (deuteriu are o masă de 2.014102 amu, comparativ cu media de hidrogen atomic masa de 1.007947 amu)., Deuteriu apare în cantități foarte mici în mod natural ca deuteriului, scris 2H2 sau D2, dar este cel mai frecvent găsite în univers legat cu o protium 1H atom, formând un gaz numit hidrogen deuteriura (HD sau 1H2H).din punct de vedere chimic, deuteriul se comportă similar cu hidrogenul obișnuit (protium), dar există diferențe în energia și lungimea legăturii pentru compușii izotopilor de hidrogen greu, care sunt mai mari decât diferențele izotopice din orice alt element., Legăturile care implică deuteriu și tritiu sunt oarecum mai puternice decât legăturile corespunzătoare din protiu, iar aceste diferențe sunt suficiente pentru a face schimbări semnificative în reacțiile biologice. Deuteriul poate înlocui hidrogenul normal din moleculele de apă pentru a forma apă grea (D2O), care este cu aproximativ 10,6% mai densă decât apa normală. Apa grea este ușor toxică la animalele eucariote, substituția de 25% a apei din organism provocând probleme de diviziune celulară și sterilitate, iar substituția de 50% provocând moartea prin sindromul citotoxic (insuficiența măduvei osoase și insuficiența mucoasei gastrointestinale)., Consumul de apă grea nu reprezintă o amenințare pentru sănătate pentru oameni. Se estimează că o persoană de 70 kg ar putea bea 4,8 litri de apă grea fără consecințe grave.cea mai frecventă utilizare pentru deuteriu este în spectroscopia de rezonanță nucleară. Deoarece rezonanța magnetică nucleară (RMN) necesită dizolvarea compușilor de interes în soluție, semnalul soluției nu trebuie să se înregistreze în analiză., Ca RMN analizează spinilor nucleari de atomi de hidrogen, diferite de spin nuclear proprietate de deuteriu nu este „văzut” de către RMN instrument, face deuterat solvenți extrem de dorit din cauza lipsei de solvent-interferențe de semnal.

Tritiu

3H este cunoscut sub numele de tritiu și conține un proton și doi neutroni în nucleul său (numărul de masă = 3)., Este radioactiv, descompunându-se în heliu-3 prin beta-dezintegrare însoțită de o eliberare de 18,6 keV de energie. Are un timp de înjumătățire de 12,32 ani. Tritiul natural este extrem de rar pe Pământ, unde se formează urme prin interacțiunea atmosferei cu razele cosmice.

izotopi sintetici mai grei

4h conține un proton și trei neutroni în nucleul său. Este un izotop foarte instabil al hidrogenului. Acesta a fost sintetizat în laborator prin bombardarea tritiului cu nuclee de deuteriu în mișcare rapidă., În acest experiment, nucleele de tritiu au capturat neutroni din nucleul de deuteriu în mișcare rapidă. Prezența hidrogenului-4 a fost dedusă prin detectarea protonilor emise. Masa sa atomică este de 4,02781 ± 0,00011 amu. Se descompune prin emisie de neutroni cu un timp de înjumătățire de 1, 39 ×10-22 secunde.5h este un alt izotop greu extrem de instabil al hidrogenului. Nucleul constă dintr-un proton și patru neutroni. Acesta a fost sintetizat într-un laborator prin bombardarea tritiului cu nuclee de tritiu cu mișcare rapidă., Un nucleu de tritiu captează doi neutroni de celălalt, devenind un nucleu cu un proton și patru neutroni. Protonul rămas poate fi detectat și existența hidrogenului-5 dedusă. Se descompune prin emisie dublă de neutroni și are un timp de înjumătățire de cel puțin 9,1 × 10-22 secunde.

6h se descompune prin emisie triplă de neutroni și are un timp de înjumătățire de 2,90×10-22 secunde. Se compune dintr-un proton și cinci neutroni.7H constă dintr-un proton și șase neutroni., A fost sintetizat pentru prima dată în 2003 de un grup de oameni de știință ruși, japonezi și francezi la Riken ‘ s ri Beam Science Laboratory, prin bombardarea hidrogenului cu atomi de heliu-8. Neutronii heliului-8 au fost donați nucleului hidrogenului. Cei doi protoni rămași au fost detectați de” telescopul RIKEN”, un dispozitiv compus din mai multe straturi de senzori, poziționat în spatele țintei ciclotronului fasciculului RI.