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氫的同位素及其應用

氫是原子序數為1的化學(xué)元素,化學(xué)符號為H,在元素周期表中位于第一位。其原子質(zhì)量為1.00794u,是最輕的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大約占據宇宙質(zhì)量的75%。氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣。它是無(wú)色無(wú)味無(wú)臭,極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體,氫氣是最輕的氣體。

氫只有三種同位素:

氕(piē)

氕(1H)通常稱(chēng)為氫,它是氫的主要穩定同位素,其天然豐度為99.985%,它主要分布于水及各種碳氫化合物中,在空氣中的含量?jì)H為5X10 -5%。

(protium)的符號為P或1H, 質(zhì)子數1,它的原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成,是氫的主要形式,,氕為氫的主要成分,約占普通氫的99.98%。

氕不但是一種優(yōu)質(zhì)燃料,還是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。氫還用來(lái)還原鐵礦石。用氫制成燃料電池可直接發(fā)電。隨著(zhù)制氫技術(shù)的進(jìn)步和貯氫手段的完善,氫能將在21世紀的能源舞臺上大展風(fēng)采。

氘(dāo

氘(deuterium)為氫的另一種穩定形態(tài)的同位素,也被稱(chēng)為重氫,元素符號一般為D或2H。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,豐度0.016%,氫中有0.02%的氘。

在大自然的含量約為一般氫的7000分之一 ,用于熱核反應。,聚變時(shí)放出β射線(xiàn)后形成質(zhì)量數為 3 的氦。氘被稱(chēng)為“未來(lái)的天然燃料”。

常溫下,氘是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒無(wú)害的可燃性氣體。它用于核能、可控核聚變反應、氘化光導纖維、氘潤滑油、激光器、燈泡、實(shí)驗研究、半導體材料韌化處理以及核醫學(xué),核農業(yè)等方面。

氚(chuān)

[tritium]元素符號為T(mén)或3H,也被稱(chēng)作超重氫。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子,天然豐度相當于101?氫原子中含有1個(gè)氚原子的濃度。

帶有放射性,會(huì )發(fā)生β衰變,其半衰期為12.43年。由于氚的β衰變只會(huì )放出高速移動(dòng)的電子,不會(huì )穿透人體,因此只有大量吸入氚才會(huì )對人體有害。

在地球的自然界中,相比一般的氫氣,氚的含量極少。氚的產(chǎn)生是當宇宙射線(xiàn)所帶的高能量中子撞擊氘核,其氘核與中子結合為氚核。氚與氘一樣,都是制造氫彈的原料。自然界中存在極微,從核反應制得。主要用于熱核反應。

氚水(超重水)是水的特別理想的放射性示蹤劑,在地下水分布的測定、水庫滲漏的測定、河流、湖泊、泉水流動(dòng)的跟蹤、1954~1963年期間大氣層的氫彈試驗、冰川運動(dòng)的觀(guān)測以至水文學(xué)各方面的研究工作中應用很廣。氚和氚標記化合物對于化學(xué)反應的研究,尤其是生物、醫學(xué)、生化、生命科學(xué)等的研究特別有用。


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