Izotopoj de hidrogeno

Hidrogeno (H) havas tri nature okazantajn izotopojn, procio (¹H), deŭterio (²H aŭ D) kaj tricio (³H aŭ T).

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)

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)

Pli detalaj informoj troveblas en 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)

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Deŭterio.

²H aŭ D, 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)

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Tricio.

³H aŭ T 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

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

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

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

Hidrogeno-7

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

Pozitronio (Ps aŭ e⁺e⁻)

Pli detalaj informoj troveblas en 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⁻)

Pli detalaj informoj troveblas en 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

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

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

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

Izotopoj de hidrogeno en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)
Kategorio Izotopoj de hidrogeno en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

Eksteraj ligiloj

Izotopaj masoj de Ame2003 pritakso de atomaj masoj Arkivigite je 2008-09-23 per la retarkivo Wayback Machine de G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault kaj O. Bersillon en Atomkerna Fiziko A729 (2003).
Izotopaj komponaĵoj kaj normaj atomaj masoj de Atompezoj de la eroj. Recenzo 2000 (Teknika raporto de IUPAC). Pure Appl. Chem. Volumo. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) kaj Atomaj pezoj peviziitaj (2005) Arkivigite je 2008-03-05 per la retarkivo Wayback Machine.
Nomoj por atomo kun antimuona atomkerno kaj hidrogenaj atomoj kaj iliaj jonoj
Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. La Nubase2003 pritakso de atomkernaj kaj disfalaj propraĵoj Arkivigite je 2011-07-16 per la retarkivo Wayback Machine, Nuc. Phys. 729, pp. 3-128 (2003).
p. 27, La pritakso NUBASE de atomkernaj kaj disfalaj propraĵoj Arkivigite je 2011-07-20 per la retarkivo Wayback Machine, G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot kaj A. H. Wapstra, Atomkerna Fiziko A 729 (2003), pp. 3–128.
Nacia Atomkerna Datuma Centro, Brookhaven Nacia Laboratorio. Informo ekstraktita de la NuDat 2.1 datumbazo (ekstraktita en septembro de 2005).
AME2003 atompeza pritakso Arkivigite je 2008-09-16 per la retarkivo Wayback Machine, Atoma Masa Datuma Centro. Atingita sur linio 15-a de novembro, 2008.
Ter-Akopian. Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam - Hidrogeno-4 kaj hidrogeno-5 de t+t kaj t+d tradonaj reakcioj studitaj per 57.5-MeV tricia kerna fasko.
Atomo kun antimuona atomkerno
Novaĵo de malkovro de hidrogeno-7
Artikolo sur hidrogeno-4 kaj hidrogeno-5 Arkivigite je 2004-10-15 per la retarkivo Wayback Machine (ensalutado postulita)

Referencoj

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.


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	^*Cn	^*Nh	^*Fl	^*Mc	^*Lv	^*Ts	^*Og

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