同位素氢的

通过他发明质谱仪,弗朗西斯·威廉·阿斯顿在1927年发现氢与一个线原子量化学规模为1.00756。这个值超过可能不同实验误差值基于组合权重的氢化合物1.00777点。其他工人表明,这种差异可以被提出一个氢的存在同位素大规模2的比例原子的²H(或D)的4500个原子¹美国化学家h .问题感兴趣哈罗德·c·尤里从理论原理,预测不同氢的蒸汽压力(H₂)和氢氘化(HD)的可能性分离这些物质通过蒸馏液体氢。1931年尤里和两个合作者发现氘由其原子光谱的蒸馏残渣的液体氢。氘是第一个准备浓度的电解方法在纯形式:当电解质的水溶液,如氢氧化钠,是电解铝,氢形成的阴极包含一个氘的分数比水小,因此氘是集中在残渣。几乎纯氧化氘(D₂O,重水)是获得解决方案时的0.00001减少到原来的体积。氘可以集中的分馏水并通过各种化学交换反应如以下(g, 1表示气体和液体状态,分别):H₂O (g) +高清(g)⇌HDO (g) + H₂(g);HDO (g) + H₂年代(g)⇌HDS (g) + H₂O (g);NH₃(l) +高清⇌NH (g)₂D (l) + H₂(g)。

氚(T)于1935年首次准备轰击氘(deuterophosphoric酸的形式)和高能氘核(氘核):

氚水在自然中的浓度甚微。它是由cosmic-ray-induced不断在高层大气中形成核的反应。宇宙射线,主要包括高能质子反应氮原子形成中子,进而与更多的氮原子形成氚反应:

这种自然形成的氚最终形式的水和雨水到达地球的表面。氚是放射性;它的半衰期为12.5年,腐烂的很软(低能量)负面的β粒子(电子;积极的β粒子称为正电子)和一个氦- 3核。当水存储的样本,它逐渐失去了氚的放射性衰变。因此通过分析水氚含量,可以阐明水循环的细节在海洋、大气、河流和湖泊。氚在核反应堆是由人为热能中子与锂的反应:

相应化合物的氢同位素略有不同的物理性质。这种差异显示属性的水域,中列出表的元素,在下面列出表。也是一样的化学性质,热力学和动能。氘和氚都有用同位素示踪剂调查的化学结构和反应机制。一般示踪的价值源自于这样一个事实,尽管它的差异质量或其辐射许可证检测,它本质上是活跃在同样的方式,普通的元素的原子。对于大多数元素,改变一个或几个质量就是这样一小部分的化学差异的总质量同位素可以忽略不计。然而,氢,涉及不同的同位素的化学反应速度明显不同。这些动态同位素效应利用在详细研究的反应机制。含氘或氚化合物的反应率通常小于普通氢的相应的化合物。

更换氘氢的生物系统可以显著改变微妙平衡的过程。它已经建立,无论是植物还是动物继续生存和茁壮成长在水中含有高浓度氧化氘。

氘和氚的兴趣与热核反应(融合)。的爆炸氢弹包括碰撞和融合光核,包括氘和氚。方法应该发现控制这样的融合过程,是吗完成的裂变过程原子弹,几乎无限的能源供应的原材料将可用的氘含量的水。这样的核聚变反应的来源太阳能。

氧化氘是有用的在核反应堆作为主持人减缓但不明显捕获中子。它的优点是液体吸收中子仅略。