Izotopoj de hidrogeno

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Atomo de procio aŭ hidrogeno-1, la plej komuna izotopo de hidrogeno, enhavas unu protonon kaj unu elektrono. Ĝi estas unika inter ĉiuj stabilaj izotopoj je tio ke ĝi ne enhavas neŭtronojn. (vidu en duprotono por diskuto de kial aliaj ne ekzisti)

Hidrogeno (H) havas tri nature okazantajn izotopojn, 1H, 2H kaj 3H.

La norma atompezo estas 1,00794(7) u.

Aliaj ege malstabilaj kernoj (4H ... 7H) estas sintezeblaj en la laboratorioj sed ne estas observitaj en naturo.

Hidrogeno estas la sola elemento, kiu havas malsamajn nomojn por izotopoj en komuna uzo hodiaŭ. Dum la frua studo de radioaktiveco, al diversaj pezaj radioaktivaj izotopoj estis donitaj nomoj, sed ĉi-tiuj nomoj estas malofte uzataj hodiaŭ. La simboloj D kaj T (anstataŭ 2H kaj 3H) estadas uzataj por deŭterio kaj tricio. IUPAC statas, ke kvankam ĉi-tiu uzo estas komuna, ĝi estas ne preferinda.

Hidrogeno-1 (procio)[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Procio.

1H estas la plej komuna hidrogena izotopo kun abundeco pli ol 99,98%. Ĉar la kerno de ĉi-tiu izotopo konsistas de nur sola protono, al ĝi estas donita la priskriba, sed malofte uzata formala nomo procio.

Hidrogeno-2 (deŭterio)[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Deŭterio.

2HD, la alia stabila hidrogena izotopo, estas konata kiel deŭterio kaj enhavas unu protonon kaj unu neŭtronon en sia atomkerno. En hidrogenaj specimenoj sur Tero, la parto de deŭterio estas ekde 0,0026 % ĝis 0,0184 % laŭ kvanto de atomoj, ne laŭ maso. La pli malgranda nombro aktualas en specimenoj de gasa hidrogeno kaj la pli granda estas tipa en oceana akvo. Deŭterio estas ne radioaktiva, kaj ne havas gravan venenecan danĝeron. Akvo konsistanta el molekuloj, kiuj inkluzivas deŭterion anstataŭ procio, estas nomata duonpeza akvo (se estas unu atomo de procio kaj unu de deŭterio) aŭ peza akvo (se la ambaŭ atomoj estas de deŭterio). Deŭterio kaj ĝiaj kombinaĵoj estas uzataj kiel ne radioaktiva marko en kemiaj eksperimentoj kaj en solventoj por 1H-NMR-spektroesploro. Deŭterio estas ankaŭ potenciala brulaĵo por komerca fuzio.

Hidrogeno-3 (tricio)[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Tricio.

3HT estas konata kiel tricio kaj enhavas unu protonon kaj du neŭtronojn en sia atomkerno. Ĝi estas radioaktiva, disfalanta per β-minus-disfalo kun duoniĝotempo de 12,32 jaroj. La disfala produkto estas 3He. Malgrandaj kvantoj de tricio okazas nature pro interago de kosmaj radioj kun atmosferaj gasoj. Tricio ankaŭ estas liberigata dum atomkernaj armilaj testoj. Ĝi estas uzata en fuziaj kunfandaj armiloj, kiel traceanto en izotopa geokemio, kaj en mem-povumitaj lumantaj aparatoj. Tricio estis iam uzata en kemiaj kaj biologiaj eksperimentoj kiel radioaktiva marko, sed nun ĉi-tiu maniero estas jam malpli komuna. D-T-fuzio uzas tricion kiel ĉefan brulaĵon kune kun deŭterio, liberigante energion per la perdo de maso, kiam la du kernoj kunfandiĝas.

Tri naturaj izotopoj de Hidrogeno

Hidrogeno-4[redakti | redakti fonton]

4H estas ege malstabila izotopo de hidrogeno. La kerno konsistas el unu protono kaj tri neŭtronoj. Ĝi disfalas per neŭtrona eligo kaj havas duoniĝotempon de (1,39 ± 0,10) × 10-22 sekundoj.

Ĝi estis sintezita en la laboratorio per bombardado de tricio per rapidaj deŭteriaj kernoj. En ĉi tiu eksperimento la triciaj kernoj enkaptis neŭtronojn de la moviĝantaj deŭteriaj kernoj. La ekzisto de la hidrogeno-4 estis konkludita per detektado de la disradiitaj protonoj. Ĝia atompezo estas 4,02781 ± 0,00011.

Hidrogeno-5[redakti | redakti fonton]

5H estas ege malstabila izotopo de hidrogeno. La kerno konsistas el unu protono kaj kvar neŭtronoj. Ĝi disfalas per duopa neŭtrona eligo kaj havas duoniĝotempon de minimume 9,1×10-22 sekundoj.

Ĝi estis sintezita en la laboratorio per bombardado de tricio per rapidaj triciaj kernoj. En ĉi-tiu eksperimento unu tricia kerno enkaptas du neŭtronojn de la alia, iĝante kerno kun unu protono kaj kvar neŭtronoj. La restanta protono povas esti detektita, kaj la ekzisto de hidrogeno-5 tiel konkludita.

Hidrogeno-6[redakti | redakti fonton]

6H disfalas tra triopa neŭtrona eligo kaj havas duoniĝotempon de 3×10−22 sekundoj. Ĝi konsistas el 1 protono kaj 5 neŭtronoj.

Hidrogeno-7[redakti | redakti fonton]

7H konsistas el protono kaj ses neŭtronoj. Ĝi estis unue sintezita per bombardado de hidrogeno per atomoj de 8He. En la rezultanta reakcio la neŭtronoj de heliumo-8 estis donacitaj al la hidrogena kerno. La du restantaj protonoj estis detektitaj per la "RIKEN-teleskopo", aparato konsistanta el kelkaj tavoloj de sentiloj, situantaj malantaŭ la celtabulo de la ciklotrono.

Hidrogeno-similaj ekzotikaj atomoj[redakti | redakti fonton]

Pozitronio (Ps aŭ e+e-)[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Pozitronio.

Pozitronio estas ekzotika atomo konsistanta el pozitrono kaj elektrono. Ĝi disfalas al 2 aŭ pli multaj gama-kvantumoj pro anihilacio de ĝiaj komponantoj.

Atomo kun antimuona atomkerno (Mu aŭ μ+e-)[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Atomo kun antimuona atomkerno.

Atomo kun antimuona atomkerno estas ekzotika atomo konsistanta el antimuono (pozitive ŝargita kontraŭpartiklo de la muono) kaj elektrono. Al ĝi estas donita simbolo Mu aŭ μ+e-. Dum vivperiodo de la muono, kiu havas duoniĝotempon de 2 µs, atomo kun antimuona atomkerno povas eniri en kombinaĵojn, inter ili estas klorido de atomo kun muona atomkerna MuCl aŭ kaj la kombinaĵo kun natrio NaMu.

Tabelo[redakti | redakti fonton]

Izotopo Z(p) N(n) Izotopa maso (u) Duoniĝotempo Atomkerna
spino
Molea frakcio
de la izotopo
Limigoj de natura
variado
de la molea frakcio
1H 1 0 1,00782503207(10) Stabila [>2,8×1023 a] 1/2+ 0,999885(70) 0,999816 - 0,999974
2H
D
1 1 2,0141017778(4) Stabila 1+ 0,000115(70) 0,000026 - 0,000184
3H
T
1 2 3,0160492777(25) 12,32(2) a 1/2+
4H 1 3 4,02781(11) 1,39(10)×10-22 s [4,6(9) MeV] 2-
5H 1 4 5,03531(11) >9,1×10-22 s ? (1/2+)
6H 1 5 6,04494(28) 2,90(70)×10-22 s [1,6(4) MeV] 2-#
7H 1 6 7,05275(108)# 2,3(6)×10-23# s [20(5)# MeV] 1/2+#

Notoj[redakti | redakti fonton]

  • Mallongigoj de duoniĝotempo estas: a=jaro, d=diurno, h=horo, min=minuto, s=sekundo, ms=milisekundo, µs=mikrosekundo, ns=nanosekundo.
  • La izotopa komponaĵo estas tiu en akvo.
  • La precizeco de la izotopaj abundecoj kaj atompezo estas limigita per variadoj. La donitaj limigoj devus esti aplikeblaj al ĉiu normala surtera materialo.
  • Komerce haveblaj materialoj povas havi nekonatan aŭ hazardan izotopan frakciigon. Konsiderindaj dekliniĝoj de la donita maso kaj izotopa komponaĵo povas okazi.
  • Tanka hidrogeno havas 2H abundeco kiel malalta kiel 3.2×10-5 ((talpo, moleo) frakcio).
  • Valoroj markitaj per # estas ne pure derivitaj de eksperimentaj datumoj, sed almenaŭ parte de sistemaj tendencoj. Spinoj kun malfortaj asignaj argumentoj estas enmetitaj en krampojn.
  • Necertecoj estas donitaj en konciza formo en krampoj post la respektivaj lastaj ciferoj. Necertecaj valoroj signifas unu norman diferencon, escepte izotopan komponaĵon kaj norman atompezon de IUPAC kiuj uzas elvolvitajn necertecojn.

En fikcio[redakti | redakti fonton]

En satira romano La muso kiu muĝis de 1955, la nomo quadium estis donita al la hidrogeno-4 surbaze de kiu estis la Q-bombo kiun la Duklando de Granda Fenwick kaptis de Usono.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Eksteraj ligiloj[redakti | redakti fonton]

Referencoj[redakti | redakti fonton]

  • Korsheninnikov, A. A.; M. S. Golovkov, I. Tanihata, A. M. Rodin, A. S. Fomichev, S. I. Sidorchuk, S. V. Stepantsov, M. L. Chelnokov, V. A. Gorshkov, D. D. Bogdanov (2001). Superheavy Hydrogen 5H - Superpeza hidrogeno 5H. Physical Review Letters - Fizikaj Recenzaj Leteroj 87 (9) 92501.
  • Korsheninnikov, A. A.; E. Y. Nikolskii, E. A. Kuzmin, A. Ozawa, K. Morimoto, F. Tokanai, R. Kanungo, I. Tanihata, N. K. Timofeyuk, M. S. Golovkov (2003). Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He - Eksperimenta indikaĵo por ekzisto de 7H kaj por specifa strukturo de 8Li. Physical Review Letters - Fizikaj Recenzaj Leteroj 90 (8) 82501.

Izotopoj kaj izomeroj de kemiaj elementoj
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
*H *He
*Li *Be *B *C *N *O *F *Ne
*Na *Mg *Al *Si *P *S *Cl *Ar
*K *Ca *Sc *Ti *V *Cr *Mn *Fe *Co *Ni *Cu *Zn *Ga *Ge *As *Se *Br *Kr
*Rb *Sr *Y *Zr *Nb *Mo *Tc *Ru *Rh *Pd *Ag *Cd *In *Sn *Sb *Te *I *Xe
*Cs *Ba 1 *Hf *Ta *W *Re *Os *Ir *Pt *Au *Hg *Tl *Pb *Bi *Po *At *Rn
*Fr *Ra 2 *Rf *Db *Sg *Bh *Hs *Mt *Ds *Rg *Uub *Uut *Uuq *Uup *Uuh *Uus *Uuo
 
1 Lantanoidoj  *La *Ce *Pr *Nd *Pm *Sm *Eu *Gd *Tb *Dy *Ho *Er *Tm *Yb *Lu
2 Aktinoidoj  *Ac *Th *Pa *U *Np *Pu *Am *Cm *Bk *Cf *Es *Fm *Md *No *Lr