氫同位素

hydrogen isotope

自然界中的氫以氕（1H）、氘（2H）、氚（3H）三種同位素的形式存在。

基本介紹

• 中文名：同位素
• 定義：含有相同質子個數的元素
• 分類：氕（1H）、氘（2H）、氚（3H）

分類

自然界中氫以1H（氕，H），2H（氘，D），3H（氚，T）三種同位素的形式存在，相對豐度分別為約99.985%、約0.015%、低於0.001%，其中氚具放射性，半衰期為12.33年。

基本信息

標準

天然物質的氫同位素組成由D/H比值確定的δ（D）表示，以標準平均海洋水（SMOW）作為標準品。

套用

在地球科學中氫同位素通常與氧同位素或碳同位素配合，研究大氣降水的成岩成礦作用及石油與天然氣的成因。可用於熱核反應和標記化合物等。

工業生產

液氫精餾、水電解或重水分解均可大規模製氘。液氖吸收法制氘的成本可與液氫精餾法相比。吸附分離與色譜分離是小規模製氘的好方法。利用像熱擴散塔中實行自然對流的電泳法，設備簡單、能耗小，預計可以以硫化氫雙溫交換過程（GS過程）競爭。雷射分離氫同位素是很有希望的方法。採用氟化氘-水雷射分離體系，投資比GS過程節約80%～90%，操作費用節約5/6，已接近實現工業生產水平。

氕

氕〈名〉piē

原子質量為1的普通的輕氫同位素。

氫的同位素之一，符號H。質量數1。它是氫的主要成分。

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。

氘

氘 <名>dāo

氫的同位素，其原子量為普通輕氫的二倍，少量的存在於天然水中，用於核反應，並在化學和生物學的研究工作中作示蹤原子。

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。質量數2。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

氚〈名〉chuān

氫的放射性同位素，原子量為普通氫的三倍，半衰期12.5年，蛻變時放出β射線後形成質量數為三的氦。用中子轟擊鋰可產生氚。

氫的同位素之一，即"超重氫"。符號T，質量數3。具有放射性。自然界中存在極微，從核反應製得。主要用於熱核反應。

氫-4

氫-4是氫的同位素之一，它包含了質子和三個中子。在實驗室里，是用氘的原子核來轟炸氚的原子核，來合成一個氫4的原子核。在這過程中，氚的原子核會從氘的原子核上吸收一個中子。氫4的質量為4.0279121U，半衰期為9.93696x10^-23秒。

氫-4.1

氫-4.1結構上類似氦，它包含了1個質子和2個中子，但因其中一個電子被渺子。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分。所以整個原子可視為：“原子核由1個渺子、1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是氫的同位素之一，它的原子核包含了四個中子和一個質子，在實驗室里用一個氚的原子核來轟炸氚，這讓氚吸收兩個氚原子核的質子而形成了氫5。氫5的半衰期非常短，只有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	原子核自旋	豐度	豐度的變化率
1H	1	0	1.00782503207(10)	穩定 [>2.8×1023 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+	痕量
4H	1	3	4.02781(11)	1.39(10)×10-22 s [4.6(9) MeV]	2-
4.1H	2，有1個渺子	2	4.11603(2181)#	>2×10-6 s?	0+#
5H	1	4	5.03531(11)	>9.1×10-22 s ?	(1/2+)
6H	1	5	6.04494(28)	2.90(70)×10-22 s [1.6(4) MeV]	2-#
7H	1	6	7.05275(108)#	2.3(6)×10-23# s [20(5)# MeV]	1/2+#

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。