Jump to content

Изотопы водорода

(Перенаправлено с Водорода-1 )
Изотопы водорода  ( 1 ч)
Основные изотопы Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
1 ЧАС 99.9855% стабильный
2 ЧАС 0.0145% стабильный
3 ЧАС след 12.32 и б 3 Он
Стандартный атомный вес А р °(Н)

Водород ( 1 H) имеет три встречающихся в природе изотопа , иногда обозначаемых 1
ЧАС
, 2
ЧАС
, и 3
ЧАС
. 1
ЧАС
и 2
ЧАС
стабильны, в то время как 3
ЧАС
имеет период 12,32 полураспада (2) года. [3] [номер 1] Существуют также более тяжелые изотопы, все они синтетические и имеют период полураспада менее одной зептосекунды (10 −21 с). [4] [5] Из них 5
ЧАС
является наименее стабильным, в то время как 7
ЧАС
это самое большое.

Водород — единственный элемент , изотопы которого имеют разные названия, которые до сих пор широко используются: 2
ЧАС
Изотоп (или водорода-2) - дейтерий [6] и 3
ЧАС
Изотопом водорода (или водорода-3) является тритий . [7] Символы D и T иногда используются для обозначения дейтерия и трития. ИЮПАК ( принимает символы D и T, но рекомендует использовать стандартные изотопные символы 2
ЧАС
и 3
ЧАС
) вместо этого во избежание путаницы при сортировке химических формул по алфавиту . [8] Изотоп 1
ЧАС
, без нейтронов , для устранения неоднозначности можно назвать протием . [9] (Во время ранних исследований радиоактивности некоторым другим тяжелым радиоактивным изотопам были даны названия , но сегодня такие названия используются редко.)

Три наиболее стабильных изотопа водорода: протий ( А = 1), дейтерий ( А = 2) и тритий ( А = 3).

Список изотопов

[ редактировать ]

Обратите внимание, что «y» означает «год», а «ys» означает « йоктосекунду » (10 −24 второй).

Нуклид
С Н Изотопная масса ( Да ) [10]
[n 1]
Период полураспада [11]
Разлагаться
режим
[11]
[n 2]
Дочь
изотоп

[n 3]
Спин и
паритет [11]
[n 4] [n 5]
Природное изобилие (молярная доля) Примечание
Нормальная пропорция [11] Диапазон вариаций
1
ЧАС
1 0 1.007 825 031 898 (14) Стабильный [№ 6] [№ 7] 1/2+ [ 0.999 72 , 0.999 99 ] [12] Протий
2 Ч (Д) [n 8] [n 9] 1 1 2.014 101 777 844 (15) Стабильный 1+ [ 0.000 01 , 0.000 28 ] [12] Дейтерий
3 Ч (Т) [№ 10] 1 2 3.016 049 281 320 (81) 12.32(2) и б 3
Он
1/2+ След [№ 11] Тритий
4
ЧАС
1 3 4.026 43 (11) 139(10) лет н 3
ЧАС
2−
5
ЧАС
1 4 5.035 31 (10) 86(6) лет 3
ЧАС
(1/2+)
6
ЧАС
1 5 6.044 96 (27) 294(67) лет н? [№ 12] 5
ЧАС
 ?
2−#
3н? [№ 12] 3
ЧАС
 ?
7
ЧАС
1 6 7.052 750 (108) # 652(558) лет 2н? [№ 12] 5
ЧАС
 ?
1/2+#
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  2. ^ Режимы распада:
    н: Нейтронная эмиссия
  3. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  4. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  5. ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  6. ^ Если не произойдет распад протона .
  7. ^ Это и 3
    Он
    являются единственными стабильными нуклидами, в которых протонов больше, чем нейтронов.
  8. ^ Произведено во время нуклеосинтеза Большого взрыва .
  9. ^ Одно из немногих стабильных нечетно-нечетных ядер.
  10. ^ Произведено во время нуклеосинтеза Большого взрыва, но не изначально, поскольку все такие атомы с тех пор распались до 3
    Он
    . [13]
  11. ^ Тритий встречается в природе как космогенный нуклид .
  12. ^ Jump up to: а б с Показанный режим распада энергетически разрешен, но экспериментально не наблюдался в этом нуклиде.

Водород-1 (протий)

[ редактировать ]
Протий, наиболее распространенный изотоп водорода, состоит из одного протона и одного электрона. Уникальный среди всех стабильных изотопов, он не имеет нейтронов. (см. дипротон , где обсуждается, почему других не существует)

1
ЧАС
(атомная масса 1,007 825 031 898 (14) Да ) — наиболее распространенный изотоп водорода, с содержанием более 99,98%. Поскольку ядро ​​этого изотопа состоит только из одного протона , ему дано официальное название протий .

Распад протона никогда не наблюдался, поэтому водород-1 считается стабильным изотопом. Некоторые теории Великого объединения, предложенные в 1970-х годах, предсказывают, что распад протона может происходить с периодом полураспада от 10 28 и 10 36 годы. [14] Если это предсказание окажется верным, то водород-1 (да и вообще все ядра, которые сейчас считаются стабильными) стабильны только с точки зрения наблюдений . По состоянию на 2018 год эксперименты показали, что минимальное среднее время жизни протона превышает 3,6 × 10 29 годы. [15]

Водород-2 (дейтерий)

[ редактировать ]
Атом дейтерия содержит один протон, один нейтрон и один электрон.

2
ЧАС
(атомная масса 2,014 101 777 844 (15) Да ), другой стабильный изотоп водорода, известен как дейтерий и содержит в своем ядре один протон и один нейтрон. Ядро дейтерия называется дейтроном. Дейтерий составляет 0,0026–0,0184% (от 26 до 184 частей на миллион; по населению, а не по массе) образцов водорода на Земле, при этом меньшее количество обычно обнаруживается в образцах газообразного водорода и более высоком обогащении (0,015% или 150 частей на миллион). типичный для океанской воды . Дейтерий на Земле был обогащен по сравнению с его первоначальной концентрацией во время Большого взрыва и во внешней Солнечной системе (около 27 частей на миллион по атомной доле) и его концентрацией в старых частях галактики Млечный Путь (около 0,0023%, или 23 частей на миллион). . Предположительно, дифференциальная концентрация дейтерия во внутренней части Солнечной системы обусловлена ​​более низкой летучестью газообразного дейтерия и его соединений, обогащающих фракции дейтерия в кометах и ​​планетах, подвергшихся значительному теплу от Солнца в течение миллиардов лет эволюции Солнечной системы .

Дейтерий не радиоактивен и не представляет значительной токсичной опасности. Вода, обогащенная молекулами, в состав которых входит дейтерий вместо протия, называется тяжелой водой . Дейтерий и его соединения используются в качестве нерадиоактивной метки в химических экспериментах и ​​в растворителях. 1
ЧАС
- спектроскопия ядерного магнитного резонанса . Тяжелая вода используется в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя ядерных реакторов. Дейтерий также является потенциальным топливом для коммерческого ядерного синтеза .

Водород-3 (тритий)

[ редактировать ]
Атом трития содержит один протон, два нейтрона и один электрон.

3
ЧАС
(атомная масса 3,016 049 281 320 (81) Да ) известен как тритий и содержит в своем ядре один протон и два нейтрона. Он радиоактивный, распадается на гелий-3 посредством β- распада с периодом 12,32 полураспада (2) года . [номер 1] [3] Следовые количества трития возникают в природе в результате взаимодействия космических лучей с атмосферными газами. Тритий также выделялся во время испытаний ядерного оружия . Он используется в оружии термоядерного синтеза , в качестве индикатора в изотопной геохимии и специализируется на осветительных устройствах с автономным питанием .

Самый распространенный метод производства трития — бомбардировка природного изотопа лития, лития-6 , нейтронами в ядерном реакторе .

Тритий можно использовать в экспериментах по химическому и биологическому мечению в качестве радиоактивного индикатора . [16] [17] В ядерном синтезе DT в качестве основного реагента используется тритий, а также дейтерий, высвобождающий энергию за счет потери массы, когда два ядра сталкиваются и сливаются при высоких температурах.

Водород-4

[ редактировать ]

4
ЧАС
( атомная масса 4,026 43 (11) ) содержит в своем ядре один протон и три нейтрона. Это крайне нестабильный изотоп водорода. Он был синтезирован в лаборатории путем бомбардировки трития быстродвижущимися ядрами дейтерия. [18] В этом эксперименте ядро ​​трития захватило нейтрон из быстро движущегося ядра дейтерия. Присутствие водорода-4 было установлено путем обнаружения испускаемых протонов. Он распадается за счет нейтронного излучения на водород-3 (тритий) с периодом 139 полураспада (10) лет (или 1,39(10) × 10 −22 с ).

В сатирическом романе 1955 года «Мышь, которая ревела » название квадиум было дано изотопу водорода-4, который привел в действие Q-бомбу , захваченную герцогством Гранд-Фенвик у Соединенных Штатов.

Водород-5

[ редактировать ]

5
ЧАС
( атомная масса 5,035 31 (10) ) — крайне нестабильный изотоп водорода. Ядро состоит из протона и четырех нейтронов. Он был синтезирован в лаборатории путем бомбардировки трития быстродвижущимися ядрами трития. [18] [19] В этом эксперименте одно ядро ​​трития захватывает два нейтрона у другого, становясь ядром с одним протоном и четырьмя нейтронами. Оставшийся протон может быть обнаружен и сделан вывод о существовании водорода-5. Он распадается за счет двойной эмиссии нейтронов на водород-3 (тритий) и имеет период 86 полураспада (6) лет ( 8,6(6) × 10 −23 с ) – самый короткий период полураспада любого известного нуклида. [3]

Водород-6

[ редактировать ]

6
ЧАС
( атомная масса 6,04496 ( 27) ) состоит из протона и пяти нейтронов . Период полураспада составляет 294(67) лет ( 2,94(67) × 10 −22 с ).

Водород-7

[ редактировать ]

7
ЧАС
( атомная масса 7,05275 ) (108) состоит из протона и шести нейтронов . Впервые он был синтезирован в 2003 году группой российских, японских и французских ученых на RIKEN заводе радиоактивных изотопов путем бомбардировки водорода атомами гелия-8 . В результате реакции все шесть нейтронов гелия-8 были переданы ядру водорода. Два оставшихся протона были обнаружены «телескопом RIKEN», устройством, состоящим из нескольких слоев датчиков, расположенным за мишенью циклотрона RI Beam. [5] Водород-7 имеет период полураспада 652(558) лет ( 6,52(558) × 10 −22 с ). [3]

Цепи распада

[ редактировать ]

4
ЧАС
и 5
ЧАС
распадаться непосредственно на 3
ЧАС
, который затем распадается на стабильный изотоп 3
Он
. Распад самых тяжелых изотопов, 6
ЧАС
и 7
ЧАС
, экспериментально не наблюдалось. [11]

Время затухания указано в йоктосекундах ( 10 −24 s ) для всех этих изотопов, кроме 3
ЧАС
, что выражается в годах.

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Обратите внимание, что NUBASE2020 использует тропический год для преобразования лет в другие единицы времени, а не григорианский год . Соотношение лет и других единиц времени в NUBASE2020 следующее: 1 г = 365,2422 д = 31 556 926 с.
  1. ^ «Стандартные атомные массы: водород» . ЦИАВ . 2009.
  2. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN   1365-3075 .
  3. ^ Jump up to: а б с д Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (март 2021 г.). «Оценка ядерно-физических свойств NUBASE2020 \ast» . Китайская физика C . 45 (3): 030001. Бибкод : 2021ChPhC..45c0001K . дои : 10.1088/1674-1137/abddae . ISSN   1674-1137 . S2CID   233794940 .
  4. ^ Ю.Б. Гуров; и др. (2004). «Спектроскопия сверхтяжелых изотопов водорода при поглощении остановленных пионов ядрами». Физика атомных ядер . 68 (3): 491–497. Бибкод : 2005PAN....68..491G . дои : 10.1134/1.1891200 . S2CID   122902571 .
  5. ^ Jump up to: а б А.А. Коршенинников; и др. (2003). «Экспериментальные доказательства существования 7 H и для конкретной структуры 8 He». Physical Review Letters . 90 (8): 082501. Bibcode : 2003PhRvL..90h2501K . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.082501 . PMID   12633420 .
  6. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Дейтерий ». дои : 10.1351/goldbook.D01648
  7. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « тритий ». два : 10.1351/goldbook.T06513
  8. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC IUPAC . ISBN   0-85404-438-8 . п. 48. Электронная версия.
  9. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Протий ». doi : 10.1351/goldbook.P04903
  10. ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  11. ^ Jump up to: а б с д и Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  12. ^ Jump up to: а б «Атомный вес водорода» . ЦИАВ . Проверено 24 июня 2021 г.
  13. ^ Кок, Ален (2009). «Нуклеосинтез Большого взрыва: исследование ранней Вселенной». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 611 (2–3): 224–230. Бибкод : 2009NIMPA.611..224C . дои : 10.1016/j.nima.2009.07.052 .
  14. ^ Эд Кернс (2009). «Теории Великого объединения и распад протона» (PDF) . Бостонский университет. п. 15.
  15. ^ Сотрудничество SNO+; Андерсон, М.; Андринга, С.; Арушанова Е.; Асахи, С.; Аскинс, М.; Оти, диджей; Назад, АР; Барнард, З.; Баррос, Н.; Бартлетт, Д. (20 февраля 2019 г.). «Поиск невидимых мод распада нуклонов в воде с помощью детектора СНО+» . Физический обзор D . 99 (3): 032008. arXiv : 1812.05552 . Бибкод : 2019PhRvD..99c2008A . doi : 10.1103/PhysRevD.99.032008 . S2CID   96457175 .
  16. ^ Пфайзер Япония. «Вакцина мРНК SARS-CoV-2 (BNT162, PF-07302048)» (PDF) . Агентство фармацевтических препаратов и медицинского оборудования (Япония) . 2.6.5.5Б, стр. 6–8. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2022 года . Проверено 5 июня 2021 г. [ 3 H]-меченная LNP-мРНК
  17. ^ Грин, Джоан Балмер; Грин, Майкл Х. (2020). «Поглощение витамина А, определенное у крыс с использованием метода соотношения изотопов в плазме» . Журнал питания . 150 (7): 1977–1981. дои : 10.1093/jn/nxaa092 . ПМК   7330459 . ПМИД   32271921 .
  18. ^ Jump up to: а б Г.М. Тер-Акопян; и др. (2002). «Водород-4 и Водород-5 из реакций переноса t+t и t+d, изученных с помощью тритонного пучка с энергией 57,5 ​​МэВ». Материалы конференции AIP . 610 : 920–924. Бибкод : 2002AIPC..610..920T . дои : 10.1063/1.1470062 .
  19. ^ А.А. Коршенинников; и др. (2001). «Сверхтяжелый водород 5 H». Physical Review Letters . 87 (9): 92501. Bibcode : 2001PhRvL..87i2501K . doi : 10.1103/PhysRevLett.87.092501 . PMID   11531562 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 986c60ef35c02ceac600a809608df834__1721434680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/98/34/986c60ef35c02ceac600a809608df834.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopes of hydrogen - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)