氕
氕(1H)通常稱為氫,它是氫的主要穩定同位素,其天然豐度為99.985%,按原子百分數計,它是宇宙中最多的元素,在地球上的含量僅次於氧,它主要分布於水及各種碳氫化合物中,在空氣中的含量僅為5X10 -5%.氕的原子序數為1,原子量為1.007947。在常溫下,它是無色無臭的氣體。在標準狀態下的密度為0.08987g/,sh cf pntmya o 0.0695。液氕的沸點為零下252.8℃,固態氕的熔點為-259.2℃。在氣體中,它的導熱係數最大。氕微溶於水和有機溶劑,易溶於金屬鈀中。它在高溫下,能透過鋼等材料。氕的製法主要是貧氘水電解和液氫精餾。用天然水電解、甲烷裂解和水煤氣法等秤的氫主要成分也是氕。利用太陽能制氫的方法已獲得進展。
氘(dāo)
氘為氫的一種穩定形態同位素,也被稱為重氫,元素符號一般為D或2H。它的原子核由一顆質子和一顆中子組成。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一,用於熱核反應。
重氫在常溫常壓下為無色無嗅無毒可燃性氣體,是普通氫的一種穩定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%~0.0157%。其化學性質與普通氫完全相同。但因質量大,反應速度小一些。
氚
用中子轟擊鋰可產生氚。
自然界中存在極微,從核反應製得。主要用於熱核反應。
元素氫的一种放射性同位素 。符號,簡寫為3H,氚還有其專用符號T。它的原子核由一顆質子和二顆中子組成。氚的拉丁文名為tritium,意為“第三”又稱超重氫。氚的質量數為3,在天然氫中,氚的含量為1×10-15%。1934年,英國E.盧瑟福等人在加速器上用加速的氘核轟擊氘靶,通過核反應發現氚,美國W.W.洛齊爾等證實重水中存在氚,1939年美國L.W.阿耳瓦雷等證明氚有放射性。但是由於氚的β衰變只會放出高速移動的電子,不會穿透人體,因此只有大量吸入氚才會對人體有害。氚會發射β射線而衰變成氦3,半衰期為12.5年:
3H→3He+e
自然界的氚是宇宙射線與上層大氣間作用,通過核反應生成的。氚的性質與氫很相似。
利用反應堆的中子,採用氟化鋰、碳酸鋰或鋰鎂合金做靶材,能大量生產氚:
Li+n→4He+3H然後利用熱擴散法,使氚富集至99%以上。氚主要用於熱核武器、科學研究中的標記化合物,製作發光氚管,還可能成為熱核聚變反應的原料。
氫-4
氫-4不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和三個中子,半衰期為9.93696×10秒 。
氫-4.1
氫-4.1結構上類似氦,它包含了2個質子和2箇中子,但因其中一個電子是渺子,但由於渺子的軌道特殊,軌道非常接近原子核,而最內側的電子軌道與渺子的軌道相較之下在很外側,因此,該渺子可視為原子核的一部份,所以整個原子可視為:“原子核由1個渺子、2個質子和2箇中子組成、外側只有一個電子”,因此可以視為一種氫的同位素,也是一種奇異原子。一個渺子重約0.1U,故名氫- 4.1(H)。氫-4.1原子可以與其他元素反應,和行為更像一個氫原子不是像惰性的氦原子。
氫-5
氫-5不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和四個中子,半衰期為8.01930×10秒 。
氫-6
氫-6不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和五個中子,半衰期為3×10秒 。
氫-7
氫-7不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和六個中子。
圖表
符號 | Z(p) | N(n) | 原子質量單位 (u) | 半衰期 | 原子核 自鏇 | 豐度 | 豐度 的變化率 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
H | 1 | 0 | 1.00782·503207(10) | 穩定 [>1×10 年] | 1/2+ | 0.999885(70) | 0.999816-0.999974 |
2H | 1 | 1 | 2.0141017778(4) | 穩定 | 1+ | 0.000115(70) | 0.000026-0.000184 |
3H | 1 | 2 | 3.0160492777(25) | 12.32(2) 年 | 1/2+ | | |
4H | 1 | 3 | 4.02781(11) | 1.39(10)×10 s [4.6(9) MeV] | 2- | 0 | 0 |
5H | 1 | 4 | 5.03531(11) | >9.1×10 s | (1/2+) | 0 | 0 |
6H | 1 | 5 | 6.04494(28) | 2.90(70)×10 s [1.6(4) MeV] | 2-# | 0 | 0 |
7H | 1 | 6 | 7.05275(108)# | 2.3(6)×10# s [20(5)# MeV] | 1/2+# | 0 | 0 |
備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括弧括起來的代表數據不確定性。