Γεγονότα τριτίου (ισότοπο υδρογόνου)

Το τρίτιο είναι το ραδιενεργό ισότοπο του στοιχείου υδρογόνο. Είναι επίσης γνωστό ως υδρογόνο-3 ή χρησιμοποιώντας τη συντομογραφία T ή H σε χημικούς τύπους και αντιδράσεις. Ο πυρήνας του ατόμου του τριτίου, που ονομάζεται τρίτωνας, περιέχει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια. Η λέξη τρίτιο προέρχεται από την ελληνική λέξη τρίτος , που σημαίνει "τρίτο".

Ιστορικό

Οι Ernest Rutherford, Mark Oliphant και Paul Harteck ήταν οι πρώτοι που παρήγαγαν τρίτιο. Πήραν το ισότοπο το 1934 από ένα δείγμα δευτερίου. Ωστόσο, δεν κατάφεραν να το απομονώσουν. Ο Luis Alvarez και ο Robert Cornog απομόνωσαν το τρίτιο και τεκμηρίωσαν τη ραδιενέργεια του το 1939.

Ραδιενέργεια τριτίου

Τα άλλα δύο ισότοπα υδρογόνου, το πρωτίου και το δευτέριο, δεν είναι ραδιενεργά. Το τρίτιο έχει χρόνο ημιζωής περίπου 4500 ημέρες (12,32 έτη) και υφίσταται βήτα διάσπαση για να σχηματίσει ήλιο 3. Η διάσπαση είναι ένα παράδειγμα μεταστοιχείωσης ενός στοιχείου σε άλλο. Η αντίδραση αντιπροσωπεύεται από την αντίδραση:

1 H

→

2 Αυτός

+

μι

+

νe

Η διαδικασία απελευθερώνει 18,6 keV ενέργειας. Τα σωματίδια βήτα που απελευθερώνονται από τη διάσπαση μπορούν να περάσουν από περίπου 6 χιλιοστά αέρα, αλλά δεν μπορούν να διεισδύσουν στο ανθρώπινο δέρμα.

Ιδιότητες τριτίου

Όπως το πρωτίου και το δευτέριο, το τρίτιο έχει τον ατομικό αριθμό 1 για το υδρογόνο. Η συνήθης κατάσταση οξείδωσής του είναι +1. Ωστόσο, η ατομική του μάζα είναι 3,0160492. Το τρίτιο συνδέεται με τον εαυτό του ή με άλλα ισότοπα υδρογόνου για να σχηματίσει T₂ ή H₂ αέριο. Συνδυάζεται με το οξυγόνο για να σχηματίσει έναν τύπο βαρέος νερού που ονομάζεται τριτιωμένο νερό (T₂ O).

Επιπτώσεις στην υγεία

Επειδή είναι ένας εκπομπός βήτα χαμηλής ενέργειας, το τρίτιο δεν αποτελεί κίνδυνο για τον άνθρωπο ή τα ζώα εξωτερικά. Ωστόσο, ενέχει κίνδυνο ακτινοβολίας όταν εισπνέεται, ενίεται, καταπίνεται ή απορροφάται από το δέρμα. Ο κύριος κίνδυνος για την υγεία που σχετίζεται με την έκθεση σε βήτα είναι ο αυξημένος κίνδυνος καρκίνου. Ωστόσο, τα άτομα υδρογόνου έχουν υψηλό ρυθμό ανακύκλωσης, επομένως η μισή έκθεση σε τρίτιο αποβάλλεται μέσα σε 7 έως 14 ημέρες.

Το καθαρό τριτιωμένο νερό δεν είναι ασφαλές για κατανάλωση, όχι μόνο λόγω του κινδύνου ακτινοβολίας, αλλά και επειδή το τρίτιο είναι πολύ μεγαλύτερο από το πρωτίου και το τριτιωμένο νερό είναι πιο πυκνό από το συνηθισμένο νερό. Με λίγα λόγια, διαταράσσει τις βιοχημικές αντιδράσεις. Η ελάχιστη φυσική εμφάνιση του τριτίου στο φυσικό νερό δεν ενέχει κανένα κίνδυνο για την υγεία. Ωστόσο, το τρίτιο που έχει διαρρεύσει από πυρηνικές τοποθεσίες και ο φωτισμός που δεν απορρίπτεται σωστά μπορεί να μολύνει το νερό. Αρκετές χώρες έχουν νομικά όρια για το τρίτιο στο πόσιμο νερό. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το όριο είναι 740 Bg/l ή δόση 4,0 millirems ετησίως.

Χρήσεις τριτίου

Το τρίτιο έχει πολλές χρήσεις. Χρησιμοποιείται ως φως ραδιοφωταύγειας για ρολόγια, σκοπευτικά όπλων και διάφορα όργανα. Τα λαμπερά φιαλίδια τριτίου περιέχουν το αέριο και μια επικάλυψη φωσφόρου για να παράγουν μια έγχρωμη λάμψη για κοσμήματα και μπρελόκ. Το ισότοπο είναι ένας πολύτιμος ραδιενεργός ιχνηθέτης. Το τρίτιο χρησιμοποιείται για τη χρονολόγηση νερού και κρασιού με ραδιενεργό άνθρακα. Μαζί με το δευτέριο, το τρίτιο χρησιμοποιείται στα πυρηνικά όπλα και στην παραγωγή ενέργειας.

Πηγές τριτίου

Το τρίτιο υπάρχει φυσικά και συντίθεται. Στη Γη, το φυσικό τρίτιο είναι πολύ σπάνιο. Δημιουργείται όταν οι κοσμικές ακτίνες αλληλεπιδρούν με το άζωτο στην ατμόσφαιρα για να παράγουν άνθρακα-12 και ένα άτομο τριτίου.

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση τριτίου. Σε αντιδραστήρες συντονισμού βαρέος νερού, το τρίτιο σχηματίζεται όταν το δευτέριο συλλαμβάνει ένα νετρόνιο. Σχηματίζεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες μέσω ενεργοποίησης νετρονίων του λιθίου-6. Η ακτινοβολία νετρονίων του βορίου-10 παράγει μια μικρή ποσότητα τριτίου. Η πυρηνική σχάση του ουρανίου-235, του ουρανίου-233 και του πλουτωνίου-239 παράγει τρίτιο με ρυθμό περίπου ένα άτομο ανά 10.000 συμβάντα σχάσης.

Αναφορές

• Alvarez, Luis; Cornog, Robert (1939). «Ήλιο και υδρογόνο της μάζας 3». Φυσική ανασκόπηση . 56 (6):613. doi:10.1103/PhysRev.56.613
• Kaufman, Sheldon; Libby, W. (1954). «Η φυσική κατανομή του τριτίου». Φυσική ανασκόπηση . 93 (6):1337. doi:10.1103/PhysRev.93.1337
• Lucas, L. L. &Unterweger, M. P. (2000). «Ολοκληρωμένη επισκόπηση και κριτική αξιολόγηση του χρόνου ημιζωής του Τριτίου». Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology . 105 (4):541. doi:10.6028/jres.105.043
• Oliphant, M. L.; Harteck, Ρ.; Rutherford (1934). «Επιπτώσεις μεταστοιχείωσης που παρατηρήθηκαν με βαρύ υδρογόνο». Φύση . 133 (3359):413. doi:10.1038/133413a0