Isótopos do hidrogénio

Os isótopos do hidrogénio são variantes do elemento químico hidrogénio, possuindo um total de sete isótopos. Três desses isótopos ocorrem naturalmente, ¹H (prótio), ²H (deutério) e ³H (trítio), sendo os dois primeiros estáveis e o terceiro com meia-vida de 12,32 anos. Todos os demais isótopos são sintéticos e altamente instáveis, possuindo meia-vida de um zeptosegundo(10^-21 segundos)^[1][2]

Os três isótopos estáveis de hidrogênio:prótio , deutério e tritium.

Enquanto que, todos os isótopos do Hidrogénio compartilham o mesmo número de protões, cada isótopo difere-se dos outros pelo seu número de neutrões.

Hidrogênio-1 (prótio)

Ver artigo principal: prótio

Prótio, o isótopo mais comum de hidrogênio, composto por um próton e um elétron. Único entre todos os isótopos estáveis, não tem nêutrons. ¹H Massa atômica de 1,00782504 (7) U o isótopo mais comum de hidrogênio com uma abundância de mais de 99,98%. O próton nunca foi observado a decair e, portanto, é considerado que o hidrogênio-1 é um isótopo estável. Algumas teorias recentes da física de partículas preveem que o decaimento do próton pode ocorrer com uma meia-vida da ordem de 10³⁶ anos.

Hidrogênio-2 (deutério)

Ver artigo principal: deutério

O átomo de um Hidrogênio-2

Um átomo de hidrogênio contém um próton, um nêutron e um elétron. 2H Massa atômica de 2,013553212724 (78) U, outro isótopo de hidrogênio estável, é conhecido como deutério e contém apenas um próton e um nêutron no seu núcleo. Deutério com abundância compreendida entre 0,0026 - 0,0184% de amostras de hidrogênio na Terra, não é radioativo, e não representa um perigo de toxicidade significativo. A água com moléculas que incluem deutério em vez de prótio é chamada de água pesada. A água pesada é utilizada como um moderador de nêutrons e refrigerante para reatores nucleares. O deutério é também um combustível potencial para a fusão nuclear comercial.

Hidrogênio-3 (trítio)

Ver artigo principal: trítio

Um átomo de trítio contém um próton, dois nêutrons, e um elétron ³H é conhecido como trítio, é radioativo, decaindo em hélio-3 através da decomposição com uma meia-vida de 12,32 anos.^[3] Pequenas quantidades de trítio são formadas naturalmente devido à interação dos raios cósmicos com gases atmosféricos. O método mais comum de Sintetização de trítio é bombardeando um isótopo natural do lítio, lítio-6, com neutrões em um reator nuclear. Fusão nuclear de trítio com deutério, liberta energia através da perda de massa em que os dois núcleos colidem e fundem a temperaturas elevadas.

Hidrogênio-4 (Quadium)

⁴H contém um próton, três nêutrons e um elétron. Ele é um isótopo de hidrogênio altamente instável. Foi sintetizado em laboratório bombardeando trítio com núcleos de deutério em movimento rápido.^[4] Nesta experiência, o núcleo trítio capturou um nêutron do núcleo de deutério. Com uma massa atômica de 4,02781 ± 0,00011,^[5] decai por meio de emissão de nêutrons em hidrogênio-3 (trítio) com uma meia-vida de cerca de 139 yoctosegundos (1,39 ± 0,10 × 10^-22 segundos).

Em 1955, no romance satírico O Rato que Ruge, foi dado ao hidrogênio-4 o nome Quadium, pois foi o isótopo que alimentava a Q-bomba que o ducado de Grand Fenwick capturou dos Estados Unidos.

Hidrogênio-5

⁵H é um isótopo de hidrogênio altamente instável. O núcleo é composto por um próton e quatro nêutrons. Tem sido sintetizado em laboratório, bombardeando trítio com núcleos de trítio em movimento rápido.^[4][5]Nesta experiência, um dos núcleos de trítio captura dois nêutrons a partir de outro, tornando-se um núcleo com um próton e quatro nêutrons. Ele decai por meio de emissão de nêutrons duplos em hidrogênio-3 (trítio) e tem uma meia-vida de pelo menos 910 yoctosegundos (9.1 × 10^-22 segundos).^[6]

Hidrogênio-6

⁶H decai, quer através de emissão de nêutrons triplos em hidrogênio-3 (trítio) ou emissão de nêutrons quádruplos em hidrogênio-2 (deutério) e tem uma meia-vida de 290 yoctosegundos (2,90 × 10^-22 segundos).^[6]

Hidrogênio-7

⁷H consiste em um isótopo de hidrogênio com um próton, seis nêutrons e um elétron. Foi sintetizado pela primeira vez em 2003 por um grupo de cientistas russos, japoneses e franceses no laboratório de ciência de RIKEN, bombardeando prótio com hélio-8 Na reação resultante, todos os seis nêutrons do hélio-8 foram doados para o núcleo do prótio. Hidrogênio-7 tem uma meia vida de 23 yoctosegundos (2,3 x 10^{- 23} segundos).

Referências

1. Y. B. Gurov; et al. (2004). «Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei». Physics of Atomic Nuclei. 68 (3): 491–497. Bibcode:2005PAN....68..491G. doi:10.1134/1.1891200
2. A. A. Korsheninnikov; et al. (2003). «Experimental Evidence for the Existence of ⁷H and for a Specific Structure of ⁸He». Physical Review Letters. 90 (8). 082501 páginas. Bibcode:2003PhRvL..90h2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.90.082501
3. 1- G. L. Miessler, D. A. Tarr (2004). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-035471-6.
4. G. M. Ter-Akopian; et al. (2002). "Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam". AIP Conference Proceedings 610: 920. doi:10.1063/1.1470062.
5. "The 2003 Atomic Mass Evaluation". Atomic Mass Data Center. Retrieved 2008-11-15.
6. G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.