ما هي نظائر الهيدروجين

 تعريف نظائر الهيدروجين

ثلاثة نظائر موجودة بشكل طبيعي للهيدروجين هي التريتيوم والديوتيريوم والبروتيوم.

يدرك كل نظير خصائص فريدة. هذه النظائر شائعة الاستخدام حتى الآن. من ⁴H إلى ⁷H هي نظائر نواة تم دمجها في المختبر. أحد أقل نظائر الهيدروجين استقرارًا هو ⁷H والنظير الأكثر استقرارًا هو ⁵H. أكثر النظائر المشعة استقرارًا للهيدروجين هو التريتيوم.

تعريف الهيدروجين

الهيدروجين هو العنصر الأول في الجدول الدوري وله الرقم الذري واحد. تلك العناصر التي لها نفس العدد الذري ولكن عدد كتلة مختلف تسمى النظائر. هناك ثلاثة نظائر للهيدروجين وهي البروتيوم 1H1 والديوتيريوم 1H2 أو D وأخيرًا التريتيوم 1H3 أو T. تختلف النظائر بسبب اختلاف عدد النيوترونات الموجودة فيها.

في البروتيوم ، لا وجود للنيوترونات ، بينما في الديوتيريوم لدينا نيوترون واحد وفي التريتيوم ، لدينا نيوترونان. الشكل الأبرز للهيدروجين هو البروتيوم ، 0.0156٪ من الهيدروجين موجود على سطح الأرض كالديوتيريوم. في التريتيوم ، يكون التركيز ذرة واحدة لكل 1018 ذرة بروتيوم. من بين هذه النظائر الثلاثة للهيدروجين ،

من بين هذه النظائر الثلاثة للهيدروجين ، يعتبر التريتيوم الوحيد مشعًا بطبيعته وينبعث منه جسيمات b منخفضة الطاقة. نظرًا لأن التكوين الإلكتروني للنظائر هو نفسه ، فجميعها لها خصائص كيميائية متشابهة. لكن لديهم اختلافًا في معدلات تفاعلهم ، يحدث هذا بسبب المحتوى الحراري المختلفة لتفكك الرابطة. لديهم خصائص فيزيائية مختلفة بسبب الاختلافات الكبيرة في الكتلة.

يصعب حدوث الهيدروجين على الأرض بسبب طبيعته الخفيفة. تشكل مجتمعة 15.4٪ هيدروجين موجود في قشرة الأرض والمحيطات. يوجد الهيدروجين أيضًا في الأنسجة النباتية والحيوانية ، والهيدروكربونات ، والبروتينات ، والهيدرات ، والعديد من المركبات الأخرى. في الكون ، الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة (70٪ من الكتلة الكلية) وهو أيضًا العنصر الأساسي للغلاف الجوي الشمسي. حتى الكواكب الضخمة مثل كوكب المشتري وزحل تتكون أساسًا من الهيدروجين.

1. البروتيوم (¹H)

إنه أحد النظائر الشائعة للهيدروجين. إنه وفير في الطبيعة بنسبة وفيرة 99.98٪. أحد أسباب ذلك هو أن نواة هذا النظير تتكون من بروتون واحد وهذا البروتون لم يتم الإبلاغ عنه في أي وقت من الأوقات. كتلة البروتيوم هي 1.007825 amu. يتحد الهيدروجين بشكل عام مع الذرات الأخرى في المركبات وعادة ما يوجد في H2 (غاز الهيدروجين ثنائي الذرة).

2. الديوتيريوم (²H)

يتكون من بروتون واحد ونيوترون واحد في نواته. نواة الهيدروجين 2 تسمى ديوترون. انها ليس مشع. تستخدم مركباته في التحليل الكيميائي ومذيبات الهيدروجين 1. يتم إثراء الماء الثقيل بجزيئات تتكون من الديوتيريوم بدلاً من البروتيوم. يتم استخدامه كمبرد وسيط نيوتروني. يستخدم الهيدروجين 2 أيضًا كوقود في الاندماج النووي (تجاري). يحدث بشكل طبيعي كغاز الديوتيريوم.

3. التريتيوم (³H)

يتكون من نيوترونين وبروتون واحد في نواته. تحدث آثار صغيرة من الهيدروجين 3 أو التريتيوم في الطبيعة بسبب تآزر الأشعة الكونية مع غازات الغلاف الجوي. يتم إطلاقها أيضًا بكمية صغيرة في وقت تجارب الأسلحة النووية. إنه مشع ، يتحلل إلى الهيليوم 3 من خلال اضمحلال بيتا. الهيدروجين 3 ككتلة ذرية 3.0160492u.

الهيدروجين ⁴H

يتكون من 1 بروتون و 3 نيوترونات في نواتها. الهيدروجين 4 هو نظير غير مستقر للغاية للهيدروجين. تم دمجه في المختبرات التي تقصف التريتيوم بنواة الديوتيريوم سريعة الحركة. كتلتها الذرية 4.02781 ± 0.00011.

الهيدروجين ⁵H

يتكون من 4 نيوترونات وبروتون واحد. الهيدروجين 5 هو نظير غير مستقر للغاية للهيدروجين. تم دمجه في المختبر بقذف التريتيوم بنواة التريتيوم سريعة الحركة.

الهيدروجين ⁶H

يبلغ عمر النصف 290 يوكتو ثانية. يتحلل من خلال انبعاث ثلاثي النيوترونات إلى الهيدروجين 3.

الهيدروجين ⁷H

يتكون من 6 نيوترونات وبروتون واحد. يبلغ عمر النصف لها 23 يوكتو ثانية.

ما هي استخدامات الديوتيريوم

1. المخدرات
2. أسلحة نووية
3. خصائص التباين
4. اقتفاء أثر
5. التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي
6. المفاعلات النووية ومحطات الطاقة النووية

ما هي استخدامات التريتيوم

1. الكيمياء التحليلية
2. الانصهار النووي الخاضع للرقابة
3. التريتيوم في ثانوية القنبلة الهيدروجينية
4. التعزيز
5. البادئ النيوتروني
6. أسلحة نووية
7. إضاءة تعمل بالطاقة الذاتية
8. تستخدم كمتتبع محيطي عابر

الأسئلة الشائعة حول نظائر الهيدروجين

كم عدد النظائر في الهيدروجين؟

يحتوي عنصر الهيدروجين على ثلاثة نظائر: الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم. كل منها لديه بروتون واحد (Z = 1) ، لكن عدد النيوترونات الخاصة به مختلف. لا يوجد نيوترون في الهيدروجين ، واحد في الديوتيريوم ، واثنان من النيوترون في التريتيوم.

ما هي نظائر الهيدروجين المشعة؟

يبلغ نصف العمر حوالي 12.32 سنة. التريتيوم هو أكثر النظائر المشعة للهيدروجين استقرارًا. وهذا يعني أن التريتيوم هو الأقل نشاطًا إشعاعيًا من بين جميع نظائر الهيدروجين المشعة. أنتج الباحثون أربعة نظائر هيدروجين مشعة أخرى ، لكن هذه النظائر شديدة التقلب ولا توجد ببساطة.

هل البروتيوم نظير للهيدروجين؟

البروتيوم هو أكثر نظائر الهيدروجين شيوعًا. إنه يمثل أكثر من 99.98 في المائة من كل الهيدروجين في الكون. نظرًا لأن نواتها تحتوي على بروتون واحد فقط ، فإنها تسمى البروتيوم. الكتلة الذرية للبروتيوم هي 1.00782504 (7)u.

هل كل النظائر مشعة؟

تلك العناصر ذات الأعداد الذرية الأكبر من 83 هي نظائر مشعة ، مما يعني أن لديها نوى غير مستقرة وأنها مشعة. لديهم نظائر (نواة مستقرة) ومعظمها يحتوي على نظير مشع واحد على الأقل (نواة غير مستقرة).

هل النظائر خطرة؟

النظائر المشعة هي أنواع من العناصر الكيميائية التي تتكون من التحلل الطبيعي للذرات. يعتبر التعرض للإشعاع بشكل عام خطيرًا على جسم الإنسان ، ولكن في الطب ، تعتبر النظائر المشعة ذات قيمة عالية ، لا سيما في تشخيص الأمراض وعلاجها.

المصدر

تعديل المقال