Изотопы ядер химического элемента водорода

Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — порядка 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре. 

Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,4 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.

Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов H2 на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.

Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия:

1H - протий (Н);

2Н - дейтерий (D);

3Н - тритий (T; радиоактивный).

 

Температура
плавления,
K

Температура
кипения,
K

Тройная
точка,
K / kPa

Критическая
точка,
K / kPa

Плотность

жидкий / газ,

кг/м³

H2

13,96

20,39

13,96 / 7,3

32,98 / 1,31

70,811 / 1,316

HD

16,65

22,13

16,6 / 12,8

35,91 / 1,48

114,0 / 1,802

HT

 

22,92

17,63 / 17,7

37,13 / 1,57

158,62 / 2,31

D2

18,65

23,67

18,73 / 17,1

38,35 / 1,67

162,50 / 2,23

DT

 

24.38

19,71 / 19,4

39,42 / 1,77

211,54 / 2,694

T2

20,63

25,04

20,62 / 21,6

40,44 / 1,85

260,17 / 3,136

Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2, содержание их в природе соответственно составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 %[4]. Изотоп водорода 3Н (тритий) радиоактивен и его период полураспада составляет 12,32 лет[4] и содержание  трития в природе очень мало.

Ядро дейтерия состоит из одного электрона и двух протонов. Стабильность ядра обеспечивается кулоновским притяжением между электроном и протонами и отталкиванием протонов между собой. Поскольку электрон представляет из себя сгусток отрицательно заряженной энергии, протоны могут проникать в электрон.

Таблица изотопов водорода: 

Символ
нуклидa

Z(p)

N(n)

Масса изотопа
(а. е. м.)

Период
полураспада
(T1/2)

Методы распада

Спин и чётность
ядра

Энергия возбуждения (кэВ)

1H

1

0

1,00782503207±(10)

стабилен (>6,6×1033 лет)

 

1⁄2+

2H

1

1

2,0141017778±(4)

стабилен

 

1+

3H

1

2

3,0160492777±(25)

12,32±(2) лет

β-

1⁄2+

4H

1

3

4,02781±(11)

1,39±(10)×10-22 с
[4,6±(9) МэВ]

n

2-

5H

1

4

5,03531±(11)

>9,1×10-22 с ?

n

(1⁄2+)

6H

1

5

6,04494±(28)

2,90±(70)×10-22 с
[1,6±(4) МэВ]

3n, 4n

2-#

7H

1

6

7,05275±(108)#

2,3±(6)×10-23 с#
[20±(5) МэВ]#

   

В отличие от существующих представлений, что ядра состоят из протонов и нейтронов, электромагнитная теория строения атомного ядра исключает нейтроны из ядра. Ядра состоят из протонов и электронов 

Подкатегории