氫的同位素

用中子轟擊鋰可產(chǎn)生氚。

自然界中存在極微，從核反應(yīng)制得。主要用于熱核反應(yīng)。

元素氫的一種放射性同位素 。符號(hào)，簡(jiǎn)寫為3H，氚還有其專用符號(hào)T。它的原子核由一顆質(zhì)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(zhì)量數(shù)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(yīng)發(fā)現(xiàn)氚，美國W.W.洛齊爾等證實(shí)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(duì)人體有害。氚會(huì)發(fā)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(yīng)生成的。氚的性質(zhì)與氫很相似。

利用反應(yīng)堆的中子，采用氟化鋰、碳酸鋰或鋰鎂合金做靶材，能大量生產(chǎn)氚:

Li+n→4He+3H然后利用熱擴(kuò)散法，使氚富集至99%以上。氚主要用于熱核武器、科學(xué)研究中的標(biāo)記化合物，制作發(fā)光氚管，還可能成為熱核聚變反應(yīng)的原料。

氫-4不穩(wěn)定的氫同位素之一，它包含了一個(gè)質(zhì)子和三個(gè)中子，半衰期為9.93696×10秒 。

氘為氫的一種穩(wěn)定形態(tài)同位素，也被稱為重氫，元素符號(hào)一般為D或2H。它的原子核由一顆質(zhì)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，用于熱核反應(yīng)。

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(wěn)定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%~0.0157%。其化學(xué)性質(zhì)與普通氫完全相同。但因質(zhì)量大，反應(yīng)速度小一些。

在常溫下，它是無色無臭的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.08987g/,sh cf pntmya o 0.0695。液氕的沸點(diǎn)為零下252.8℃，固態(tài)氕的熔點(diǎn)為-259.2℃。在氣體中，它的導(dǎo)熱系數(shù)最大。氕微溶于水和有機(jī)溶劑，易溶于金屬鈀中。它在高溫下，能透過鋼等材料。氕的制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(jìn)展。

氫-5不穩(wěn)定的氫同位素之一，它包含了一個(gè)質(zhì)子和四個(gè)中子，半衰期為8.01930×10秒 。

備注:畫上#號(hào)的數(shù)據(jù)代表沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的證明，只是理論推測(cè)而已，而用括號(hào)括起來的代表數(shù)據(jù)不確定性。

氫-6不穩(wěn)定的氫同位素之一，它包含了一個(gè)質(zhì)子和五個(gè)中子，半衰期為3×10秒 。

氫-4.1結(jié)構(gòu)上類似氦，它包含了2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子，但因其中一個(gè)電子是渺子，但由于渺子的軌道特殊，軌道非常接近原子核，而最內(nèi)側(cè)的電子軌道與渺子的軌道相較之下在很外側(cè)，因此，該渺子可視為原子核的一部份，所以整個(gè)原子可視為:"原子核由1個(gè)渺子、2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成、外側(cè)只有一個(gè)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(gè)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(yīng)，和行為更像一個(gè)氫原子不是像惰性的氦原子。

氫-7不穩(wěn)定的氫同位素之一，它包含了一個(gè)質(zhì)子和六個(gè)中子。

氫有三種同位素:H(氕)、H(氘)、H(氚)，平時(shí)見到的氫以H為主，含少量H;氦也有He(氦3)和He(氦4)兩種同位素，He不穩(wěn)定，一般見到的是He。

氫聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)可以有多種形式:

4個(gè)H聚變?yōu)橐粋€(gè)He;

2個(gè)H變?yōu)橐粋€(gè)He;

H + H = He + n

還有其它的形式，上面只是簡(jiǎn)單的說明，其實(shí)聚變過程中還有其它粒子產(chǎn)生。

總之要聚變成He，至少要有4個(gè)核子(質(zhì)子或中子)，因?yàn)橘|(zhì)子和中子在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。如果聚變中的核子超過4個(gè)了，多余的通常會(huì)以中子形式釋放出來。

可以仔細(xì)研究He的核質(zhì)量，以及中子、質(zhì)子的質(zhì)量，會(huì)發(fā)現(xiàn)由兩個(gè)質(zhì)子加兩個(gè)中子組成的He核，比兩個(gè)自由質(zhì)子及兩個(gè)自由中子質(zhì)量之和要小，此即質(zhì)量虧損的來源，核聚變的巨大能量就來源于這個(gè)質(zhì)量之差。

還可以理解為聚變后，每個(gè)質(zhì)子和中子的質(zhì)量都減小了。正如當(dāng)一人從高處跳到地面，如果釋放的能量通過輻射發(fā)散到外太空，可以發(fā)現(xiàn)那個(gè)人的質(zhì)量有微小的下降。