Izotopy vodíku: Porovnání verzí
pokračování |
dokončení |
||
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
{{Pracuje se|4 dny}} |
|||
'''[[Vodík]]''' ('''H''') má tři přírodní izotopy označované <sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H a <sup>3</sup>H. První dva jsou stabilní, <sup>3</sup>H má [[poločas přeměny]] 12,32 let. Všechny těžší izotopy byly připraveny uměle a mají poločas kratší než 1 zeptosekunda (10<sup>-21</sup> s). Z nich je nejstabilnější <sup>5</sup>H a nejméně stabilní <sup>7</sup>H.<ref>{{cite journal |
'''[[Vodík]]''' ('''H''') má tři přírodní izotopy označované <sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H a <sup>3</sup>H. První dva jsou stabilní, <sup>3</sup>H má [[poločas přeměny]] 12,32 let. Všechny těžší izotopy byly připraveny uměle a mají poločas kratší než 1 zeptosekunda (10<sup>-21</sup> s). Z nich je nejstabilnější <sup>5</sup>H a nejméně stabilní <sup>7</sup>H.<ref>{{cite journal |
||
|author=Y. B. Gurov|coauthors=<!-- --> |
|author=Y. B. Gurov|coauthors=<!-- --> |
||
Řádek 13: | Řádek 12: | ||
|year=2003 |
|year=2003 |
||
|title=Experimental Evidence for the Existence of <sup>7</sup>H and for a Specific Structure of <sup>8</sup>He |
|title=Experimental Evidence for the Existence of <sup>7</sup>H and for a Specific Structure of <sup>8</sup>He |
||
|journal= |
|journal=Physical Review Letters |
||
|volume=90 |issue=8 |pages=082501 |
|volume=90 |issue=8 |pages=082501 |
||
|bibcode=2003PhRvL..90h2501K |
|bibcode=2003PhRvL..90h2501K |
||
Řádek 31: | Řádek 30: | ||
[[Soubor:H-2 atom.png|200px|Model atomu deuteria]] |
[[Soubor:H-2 atom.png|200px|Model atomu deuteria]] |
||
'''<sup>2</sup>H''' (hmotnost atomu 2,013 553 212 724(78) |
'''<sup>2</sup>H''' (hmotnost atomu 2,013 553 212 724(78) u), další stabilní izotop, je známý jako ''deuterium'' a v jádru má jeden proton a jeden neutron. Jádro deuteria se nazývá deuteron. Deuterium zaujímá 0,002 6 až 0,018 4 procent přírodního vodíku (podle počtu atomů), největší výskyt bývá obvykle v mořské vodě. Toto zastoupení je větší, než je ve vesmíru obvyklé (kolem 27 [[ppm]]). Jeho vyšší koncentrace ve vnitřní sluneční soustavě je způsobena nižší [[těkavost]]í <sup>2</sup>H a jeho sloučenin oproti <sup>1</sup>H; kvůli vyšší [[molární hmotnost]]i se totiž pomaleji vypařovaly působením slunečního záření. |
||
Pro tento izotop se někdy používá [[symbol prvku|chemická značka]] D. |
Pro tento izotop se někdy používá [[symbol prvku|chemická značka]] D. |
||
Řádek 39: | Řádek 38: | ||
== Vodík-3 (tritium) == |
== Vodík-3 (tritium) == |
||
{{Viz též|tritium}} |
{{Viz též|tritium}} |
||
[[Soubor:H-3 atom.png|200px|Model atomu tritia]] |
|||
'''<sup>3</sup>H''' (hmotnost atomu 3,016 049 2 u) se také nazývá ''tritium'' a v jeho jádru (nazývaném ''triton'') se nachází proton a dva neutrony. Někdy se pro něj používá značka T. Je [[radioaktivita|radioaktivní]], podléhá [[přeměna beta minus|beta minus přeměně]] s [[poločas přeměny|poločasem]] 12,32 let.<ref name="Miessler"> |
|||
{{cite book |
|||
|author1=G. L. Miessler |author2=D. A. Tarr |year=2004 |
|||
|title=Inorganic Chemistry |
|||
|page= |
|||
|edition=3rd |
|||
|publisher=Pearson Prentice Hall |
|||
|isbn=978-0-13-035471-6 |
|||
}}</ref> |
|||
V malém množství se vyskytuje v přírodě, neboť vzniká reakcí kosmického záření s plyny v atmosféře. Tritium bylo rovněž uvolněno při testech [[jaderná zbraň|jaderných zbraní]]. Použití nalézá v [[izotopová geochemie|izotopové geochemii]], [[termonukleární zbraň|termonukleárních zbraních]] a jako trvalý zdroj světla. S [[kyslík]]em vytváří [[tritiová voda|tritiovou (supertěžkou) vodu]]. |
|||
Nejčastěji se tritium vyrábí z přírodního izotopu lithia, [[lithium-6|lithia-6]] reakcí s neutrony v [[jaderný reaktor|jaderném reaktoru]]. |
|||
V [[deuterium-tritiová fúze|deuterium-tritiové fúzi]] se tritium společně s deuteriem využívá k získávání energie skrz úbytek hmotnosti při srážce a následné fúzi za vysoké teploty. |
|||
== Vodík-4 == |
|||
'''<sup>4</sup>H''' (hmotnost atomu 4,026 43(11) u) má v jádru tři neutrony. Jedná se o velmi nestabilní izotop, který byl připraven v laboratoři bombardováním tritia rychlými jádry deuteria.<ref name="Ter-Akopian"> |
|||
{{cite journal |
|||
|author=G. M. Ter-Akopian|coauthors=<!-- --> |
|||
|year=2002 |
|||
|title=Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam |
|||
|journal=AIP Conference Proceedings |
|||
|volume=610 |pages=920 |
|||
|doi=10.1063/1.1470062 |
|||
|display-authors=etal}}</ref> V tomto experimentu tritiové jádro zachytilo neutron z rychlého deuteronu. Přítomnost vodíku-4 byla odvozena z detekce zbylého protonu.<ref>{{cite journal |author1=M. Wang |author2=G. Audi |author3=A. H. Wapstra |author4=F. G. Kondev |author5=M. MacCormick |author6=X. Xu |author7=B. Pfeiffer |year=2012 |title=The Ame2012 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references |url=http://amdc.impcas.ac.cn/evaluation/data2012/paper/AME2012-2.pdf |journal=Chinese Physics C |volume=36 |issue=12 |pages=7 |doi=10.1088/1674-1137/36/12/003 |bibcode=}}</ref> |
|||
<sup>4</sup>H se rozpadá [[vyzáření neutronu|vyzářením neutronu]] za vzniku tritia, s poločasem 1,39±0,10×10<sup>-22</sup> s.<ref name=nubase2003>{{cite journal |
|||
|author1=G. Audi |author2=A. H. Wapstra |author3=C. Thibault |author4=J. Blachot |author5=O. Bersillon |year=2003 |
|||
|title=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |
|||
|url=http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf |
|||
|journal=Nuclear Physics A |
|||
|volume=729 |issue= |pages=3–128 |
|||
|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |
|||
|bibcode=2003NuPhA.729....3A |
|||
}}</ref> |
|||
== Vodík-5 == |
|||
'''<sup>5</sup>H''' je vysoce nestabilní izotop vodíku, jeho jádro obsahuje 4 neutrony. Byl připraven v laboratoři bombardováním tritia rychlými jádry tritia.<ref name="Ter-Akopian"/><ref> |
|||
{{cite journal |
|||
| author = A. A. Korsheninnikov| coauthors=<!-- --> |
|||
| year = 2001 |
|||
| title = Superheavy Hydrogen <sup>5</sup>H |
|||
| journal = Physical Review Letters |
|||
| volume = 87 | issue = 9| pages = 92501 |
|||
| bibcode=2001PhRvL..87i2501K |
|||
| doi = 10.1103/PhysRevLett.87.092501 |
|||
|display-authors=etal}}</ref> V tomto experimentu tritiové jádro zachytilo dva neutrony z rychlého tritonu. Přítomnost vodíku-4 byla odvozena z detekce zbylého protonu. |
|||
<sup>5</sup>H se rozpadá dvojitým vyzářením neutronu za vzniku tritia, s poločasem nejméně 9,1×10<sup>-22</sup> s.<ref name=nubase2003 /> |
|||
== Vodík-6 == |
|||
'''<sup>6</sup>H''' se rozpadá trojitým vyzářením neutronu na tritium nebo čtyřnásobným na deuterium s poločasem 2,9×10<sup>-22</sup> s.<ref name=nubase2003 /> |
|||
== Vodík-7 == |
|||
'''<sup>7</sup>H''' se skládá z protonu a šesti neutronů. Poprvé byl syntetizován roku 2003 skupinou ruských, japonských a francouzských vědců v laboratořích [[RIKEN]] bombardováním vodíku atomy helia-8, kdy všech 6 neutronů bylo předáno vodíku.<ref name="Korsheninnikov"/> |
|||
Vodík-7 má [[poločas přeměny]] 2,3×10<sup>-23</sup> s.<ref name=nubase2003 /> |
|||
== Rozpadové řady == |
|||
Většina radioizotopů vodíku se přeměňuje přímo na tritium, jež se následně mění na stabilní [[helium-3]]. |
|||
:<math>\mathrm{{}^{3}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{12,32\ r}}\ \mathrm{{}^{3}_{2}He} + \mathrm{e{}^{-}_{}} </math> |
|||
:<math>\mathrm{{}^{4}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{139\ ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} </math> |
|||
:<math>\mathrm{{}^{5}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{>910\ ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{2{}^{1}_{0}n} </math> |
|||
:<math>\mathrm{{}^{6}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{290\ ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{3{}^{1}_{0}n} </math> |
|||
:<math>\mathrm{{}^{6}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{290\ ys}}\ \mathrm{{}^{2}_{1}H} + \mathrm{4{}^{1}_{0}n} </math> |
|||
Poločas přeměny <sup>3</sup>H je vyjádřen v rocích, u ostatních izotopů v yoctosekundách (10<sup>-21</sup> s). |
|||
:<math>\mathrm{{}^{7}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{23\ ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{4{}^{1}_{0}n} </math> |
|||
== Reference == |
|||
{{Překlad|jazyk=en|článek=Isotopes of hydrogen|revize=767223938}} |
|||
<references /> |
|||
{{Portály|Chemie|Fyzika}} |
|||
[[Kategorie:Vodík]] |
|||
[[Kategorie:Izotopy prvků]] |
Verze z 26. 2. 2017, 17:54
Vodík (H) má tři přírodní izotopy označované 1H, 2H a 3H. První dva jsou stabilní, 3H má poločas přeměny 12,32 let. Všechny těžší izotopy byly připraveny uměle a mají poločas kratší než 1 zeptosekunda (10-21 s). Z nich je nejstabilnější 5H a nejméně stabilní 7H.[1][2]
Vodík je jediný prvek, jehož izotopy mají „triviální“ názvy, které jsou stále běžně používány. 2H je často nazýván deuterium nebo těžký vodík a 3H má pojmenování tritium nebo velmi těžký vodík. Nejjednodušší izotop vodíku, který nemá v jádru neutrony, se nazývá protium.
Vodík-1 (protium)
1H (hmotnost atomu 1,007 825 04(7) u) je nejběžnější izotop vodíku, zaujímá více než 99,98 % vodíkových atomů v přírodě. Protože se jeho jádro skládá pouze z protonu, nazývá se také protium.
Rozpad protonu nebyl nikdy pozorován a vodík-1 je tedy považován za stabilní nuklid. Podle některých teorií velkého sjednocení navržených v 70. letech 20 století by se měl rozpadat s poločasem 1031 až 1036 let. Pokud je tato předpověď pravdivá, pak by byl vodík-1 (a všechna další atomová jádra) pouze pozorovatelně stabilní.
Vodík-2 (deuterium)
2H (hmotnost atomu 2,013 553 212 724(78) u), další stabilní izotop, je známý jako deuterium a v jádru má jeden proton a jeden neutron. Jádro deuteria se nazývá deuteron. Deuterium zaujímá 0,002 6 až 0,018 4 procent přírodního vodíku (podle počtu atomů), největší výskyt bývá obvykle v mořské vodě. Toto zastoupení je větší, než je ve vesmíru obvyklé (kolem 27 ppm). Jeho vyšší koncentrace ve vnitřní sluneční soustavě je způsobena nižší těkavostí 2H a jeho sloučenin oproti 1H; kvůli vyšší molární hmotnosti se totiž pomaleji vypařovaly působením slunečního záření.
Pro tento izotop se někdy používá chemická značka D.
Deuterium není radioaktivní ani toxické. Voda obohacená o molekuly s deuteriem místo protia se nazývá těžká voda (D2O). Existuje rovněž polotěžká voda (HDO), jejíž molekula má deuteriem nahrazený jen jeden atom protia. Sloučeniny deuteria se používají jako rozpouštědla v NMR spektroskopii. Těžká voda slouží jako moderátor neutronů a chladivo jaderných reaktorů. Deuterium je také možným zdrojem energie v komerční jaderné fúzi.
Vodík-3 (tritium)
3H (hmotnost atomu 3,016 049 2 u) se také nazývá tritium a v jeho jádru (nazývaném triton) se nachází proton a dva neutrony. Někdy se pro něj používá značka T. Je radioaktivní, podléhá beta minus přeměně s poločasem 12,32 let.[3]
V malém množství se vyskytuje v přírodě, neboť vzniká reakcí kosmického záření s plyny v atmosféře. Tritium bylo rovněž uvolněno při testech jaderných zbraní. Použití nalézá v izotopové geochemii, termonukleárních zbraních a jako trvalý zdroj světla. S kyslíkem vytváří tritiovou (supertěžkou) vodu.
Nejčastěji se tritium vyrábí z přírodního izotopu lithia, lithia-6 reakcí s neutrony v jaderném reaktoru.
V deuterium-tritiové fúzi se tritium společně s deuteriem využívá k získávání energie skrz úbytek hmotnosti při srážce a následné fúzi za vysoké teploty.
Vodík-4
4H (hmotnost atomu 4,026 43(11) u) má v jádru tři neutrony. Jedná se o velmi nestabilní izotop, který byl připraven v laboratoři bombardováním tritia rychlými jádry deuteria.[4] V tomto experimentu tritiové jádro zachytilo neutron z rychlého deuteronu. Přítomnost vodíku-4 byla odvozena z detekce zbylého protonu.[5]
4H se rozpadá vyzářením neutronu za vzniku tritia, s poločasem 1,39±0,10×10-22 s.[6]
Vodík-5
5H je vysoce nestabilní izotop vodíku, jeho jádro obsahuje 4 neutrony. Byl připraven v laboratoři bombardováním tritia rychlými jádry tritia.[4][7] V tomto experimentu tritiové jádro zachytilo dva neutrony z rychlého tritonu. Přítomnost vodíku-4 byla odvozena z detekce zbylého protonu.
5H se rozpadá dvojitým vyzářením neutronu za vzniku tritia, s poločasem nejméně 9,1×10-22 s.[6]
Vodík-6
6H se rozpadá trojitým vyzářením neutronu na tritium nebo čtyřnásobným na deuterium s poločasem 2,9×10-22 s.[6]
Vodík-7
7H se skládá z protonu a šesti neutronů. Poprvé byl syntetizován roku 2003 skupinou ruských, japonských a francouzských vědců v laboratořích RIKEN bombardováním vodíku atomy helia-8, kdy všech 6 neutronů bylo předáno vodíku.[2] Vodík-7 má poločas přeměny 2,3×10-23 s.[6]
Rozpadové řady
Většina radioizotopů vodíku se přeměňuje přímo na tritium, jež se následně mění na stabilní helium-3.
Poločas přeměny 3H je vyjádřen v rocích, u ostatních izotopů v yoctosekundách (10-21 s).
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Isotopes of hydrogen na anglické Wikipedii.
- ↑ Y. B. Gurov. Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei. Physics of Atomic Nuclei. 2004, s. 491–497. DOI 10.1134/1.1891200. Bibcode 2005PAN....68..491G.
- ↑ a b A. A. Korsheninnikov. Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He. Physical Review Letters. 2003, s. 082501. DOI 10.1103/PhysRevLett.90.082501. Bibcode 2003PhRvL..90h2501K.
- ↑ G. L. Miessler; D. A. TARR. Inorganic Chemistry. 3rd. vyd. [s.l.]: Pearson Prentice Hall, 2004. ISBN 978-0-13-035471-6.
- ↑ a b G. M. Ter-Akopian. Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam. AIP Conference Proceedings. 2002, s. 920. DOI 10.1063/1.1470062.
- ↑ M. Wang; G.&NBSP;AUDI; A.&NBSP;H.&NBSP;WAPSTRA; F.&NBSP;G.&NBSP;KONDEV; M.&NBSP;MACCORMICK; X.&NBSP;XU; B.&NBSP;PFEIFFER. The Ame2012 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. Chinese Physics C. 2012, s. 7. Dostupné online. DOI 10.1088/1674-1137/36/12/003.
- ↑ a b c d G. Audi; A. H. WAPSTRA; C. THIBAULT; J. BLACHOT; O. BERSILLON. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A. 2003, s. 3–128. Dostupné online. DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode 2003NuPhA.729....3A.
- ↑ A. A. Korsheninnikov. Superheavy Hydrogen 5H. Physical Review Letters. 2001, s. 92501. DOI 10.1103/PhysRevLett.87.092501. Bibcode 2001PhRvL..87i2501K.