O hidrogênio para o símbolo H e padrão de massa atômica 1.00782504 (7) u , tem três isótopos naturais, denotados 1 H, 2 H e 3 H. Outros (de 4 H 7 H), particularmente instáveis, foram sintetizados em laboratório, mas nunca observada na natureza.
O hidrogênio é o único elemento com nomes e símbolos diferentes para seus diferentes isótopos, ainda em uso hoje. O isótopo 2 H (ou H-2) é então chamado de “ deutério ” (símbolo D), e o isótopo 3 H (ou H-3) “ trítio ” (símbolo T). A IUPAC , embora reconheça seu uso, entretanto não o recomenda. O isótopo mais comum de hidrogênio, sem um nêutron , às vezes é chamado de " protium " . Durante os primeiros estudos de radioatividade, nomes também foram dados aos isótopos pesados do hidrogênio, mas esses nomes não são mais usados.
O muônio, Mu , é composto de um elétron e um antimuon . Muónio tem propriedades químicas que se aproximam de um átomo de hidrogénio e pode ser considerado como o isótopo mais leve de hidrogénio, denotado 0,11 H .
1 H é o isótopo mais comum de hidrogênio, com abundância de 99,98%. Como seu núcleo é composto de um único próton , às vezes, mas raramente, é chamado de "prótio". Por outro lado, o íon H + obtido pela perda do único elétron de 1 H, e portanto formalmente constituído apenas de um próton, é muito comumente chamado de "próton" e dá nome a reações ( protonação / desprotonação ) ou características ( solvente prótico ) envolvendo um íon H + .
2 H , o outro isótopo estável do hidrogênio, conhecido como Deutério, tem um núcleo que consiste em um próton e um nêutron . A abundância atômica de deutério na Terra está entre 0,0026 e 0,0184%, o menor número correspondendo ao número encontrado nogás hidrogênio , o maior em um ambiente enriquecido (0,015% ou 150 ppm) como a água do mar. O deutério não é radioativo e não representam um perigo significativo em termos de toxicidade. Água enriquecida com moléculas contendo deutério no lugar de átomos de hidrogênio “normais” é chamada de água pesada . O deutério e seus compostos são usados como marcadores não radioativos em experimentos químicos e como solventes para espectroscopia de RMN de prótons. A água pesada é usada como moderador de nêutrons e refrigerante em reatores nucleares. O deutério também é um possível combustível na fusão nuclear .
3 H -conhecido sob o nome de trítio tem um núcleo que consiste de um protão e dois neutrões. É um elemento radioativo que decai em hélio 3 por decaimento β - com meia-vida de 12,32 anos. Pequenas quantidades de trítio estão naturalmente presentes devido à interação entre os raios cósmicos e os gases atmosféricos. O trítio também foi liberado durante os testes de armas nucleares . O trítio é usado em armas termonucleares , como traçador em geologia isotópica e em alguns dispositivos de iluminação com alimentação própria .
O método mais comum de produção de trítio é bombardear um isótopo natural de lítio , o lítio 6 , com nêutrons em um reator nuclear .
O trítio já foi amplamente usado como marcador em química e biologia (mas seu uso se tornou menos comum). A fusão nuclear DT trítio usado como o reagente primário com o deutério , liberando energia pela perda de massa quando os dois núcleos se fundem a temperaturas muito altas.
4 H às vezes chamado de quadrium tem um núcleo composto de um próton e três nêutrons. É um isótopo de hidrogênio altamente instável que foi sintetizado em laboratório bombardeando o trítio com núcleos rápidos de deutério . Neste experimento, o núcleo de trítio captura um nêutron do núcleo de deutério rápido. A presença de hidrogênio 4 foi deduzida pela detecção da emissão de prótons. Sua massa atômica é 4,02781 ± 0,00011. Ele decai por emissão de nêutrons com meia-vida de (1,39 ± 0,10) × 10 −22 segundos.
O hélio muônico ( 4.1 H ) foi criado substituindo um elétron no hélio 4 por um múon , com o múon orbitando mais perto do núcleo do que o elétron. O hélio muônico pode, portanto, ser visto como um isótopo de hidrogênio cujo núcleo é composto de dois nêutrons, dois prótons e um múon, com um único elétron orbitando ao redor do núcleo. O hidrogênio 4.1 pode se ligar a outros átomos e, portanto, age mais como um átomo de hidrogênio do que como um átomo de hélio inerte.
5 H é um isótopo altamente instável do hidrogênio. Seu núcleo é composto por um próton e quatro nêutrons. Foi sintetizado em laboratório bombardeando o trítio com núcleos rápidos de trítio. Neste experimento, um núcleo de trítio captura dois nêutrons de outro núcleo e, portanto, torna-se um núcleo de quatro nêutrons. O próton restante pode ser detectado, provando por dedução a existência de hidrogênio 5. Ele decai por emissão de nêutrons duplose sua meia-vida é de pelo menos 9,1 × 10 −22 segundos.
6 H é um isótopo altamente instável do hidrogênio. Seu núcleo é composto por um próton e cinco nêutrons. Ele decai por emissão de nêutrons triplose sua meia-vida é de 2,90 × 10 −22 segundos
7 H é o isótopo conhecido com a maior proporção de números de nêutrons e prótons ( N / Z = 6). É também o nuclídeo com a menor meia-vida conhecida, (2,3 ± 0,6) × 10 −27 s . Ele se divide em 3 H trítio e quatro nêutrons.
Foi sintetizado pela primeira vez em 2003 por um grupo de cientistas russos, japoneses e franceses no RIKEN , bombardeando hidrogênio com 8 átomos de hélio . Por meio dessa reação, os seis nêutrons do hélio 8 são dados ao núcleo do hidrogênio. Esses são os dois prótons restantes que foram detectados pelo "telescópio RIKEN", um dispositivo composto por várias camadas de sensores posicionados entre o alvo e o raio RI do cíclotron.
A realidade da existência, embora extremamente fugaz, do hidrogênio 7 foi confirmada em 2007 pela observação de uma ressonância nuclear. Este experimento foi realizado em GANIL , França, bombardeando um alvo de carbono 12 através do carbono 13 , produzindo assim um feixe de átomos de hélio 8 , alguns dos quais reagiram com o carbono 12 do gás ambiente (o butano C 4 H 10) de acordo com a reação 8
2He + 12
6C → 7
1H + 13
7NÃO.
Símbolo | Z | NÃO | Massa atômica ( u ) |
Meia vida | Modo (s) de deterioração | Isótopo (s) -son | Spin nuclear | Composição isotópica representativa ( fração molar ) |
Faixa de variação natural ( fração molar ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0,11 H | 0 | 0 | 0,113 | ||||||
1 hora | 1 | 0 | 1.00782503207 (10) | Estábulo | 1 ⁄ 2 + | 0,999885 (70) | 0,999816–0,999974 | ||
2 horas | 1 | 1 | 2.0141017778 (4) | Estábulo | 1 + | 0,000115 (70) | 0,000026-0,000184 | ||
3 h | 1 | 2 | 3,0160492777 (25) | 12,32 (2) anos | β - | 3 ele | 1 ⁄ 2 + | Vestígio | |
4 horas | 1 | 3 | 4,02781 (11) |
1,39 (10) × 10 -22 s [ 4,6 (9) MeV ] |
não | 3 h | 2 - | ||
4,1 H | 2 | 2 | 4.116 | ||||||
5 h | 1 | 4 | 5,03531 (11) | > 9,1 × 10 -22 s ? | não | 4 horas | ( 1 ⁄ 2 + ) | ||
6 h | 1 | 5 | 6.04494 (28) |
2,90 (70) × 10 -22 s [ 1,6 (4) MeV ] |
3n | 3 h | 2 - # | ||
4n | 2 horas | ||||||||
7 a.m. | 1 | 6 | 7.05275 (108) # |
2,3 (6) × 10 -27 s # [ 20 (5) MeV ] # |
4n | 3 h | 1/2 + # |
Massa de isótopos de:
Composições isotópicas e massas atômicas padrão:
Dados de meia-vida, spin e isômero:
1 | H | Ei | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NÃO | O | F | Nascer | ||||||||||||||||||||||||
3 | N / D | Mg | Al | sim | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Isto | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ou | Cu | Zn | Ga | Ge | Ás | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Dentro | Sn | Sb | Vocês | eu | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | BA | O | Esta | Pr | WL | PM | Sm | Teve | D'us | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leitura | Hf | Sua | C | Ré | Osso | Ir | Pt | No | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | No | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | º | Pa | você | Np | Poderia | Sou | Cm | Bk | Cf | É | Fm | Md | Não | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |