Διαφορετικές Μορφές Υδρογόνου

Το υδρογόνο είναι το πρώτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Είναι ένα άοσμο, άγευστο και άχρωμο αέριο υπό κανονικές συνθήκες. Αποτελείται από διατομικά μόρια Η2 και αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο H με ατομικό αριθμό 1. Το υδρογόνο αποτελείται από ένα ηλεκτρόνιο και ένα πρωτόνιο. Είναι μια από τις σημαντικές ενώσεις του νερού (H2O) και όλων των άλλων οργανικών ουσιών που υπάρχουν στη Γη. Ο Κρόνος και ο Δίας αποτελούνται από Υδρογόνο που δείχνει ότι αυτό το αέριο είναι απλωμένο σε όλο το σύμπαν. Οι τρεις φυσικά υπάρχουσες μορφές Υδρογόνου είναι το πρωτίου, το δευτέριο και το τρίτιο. Έτσι, παρακάτω σημειώσεις, θα συζητήσουμε εν συντομία αυτές τις μορφές Υδρογόνου.

Protium ( 1H )

Το θεμελιώδες άτομο υδρογόνου, το πρωτίου, έχει ένα μοναδικό πρωτόνιο που αποτελείται από ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Το ισότοπο ενός στοιχείου προσδιορίζεται ως άτομο με τον ίδιο αριθμό. πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Το γράμμα Η υποδηλώνει πρωτίιο, το οποίο είναι η τυπική μορφή του Υδρογόνου. Το πρωτόνιο αποτελείται από ένα πρωτόνιο και όχι νετρόνια. Σε αντίθεση με το κανονικό άτομο υδρογόνου, το οποίο έχει 1 ηλεκτρόνιο, 1 πρωτόνιο και μηδέν νετρόνια, το Δευτέριο έχει ένα νετρόνιο και 1 πρωτόνιο.

Σύμβολο Protium

Η χημική ένδειξη του συμβόλου Protium είναι 1Η. Ένα σύμβολο στοιχείου ενός ισοτόπου αντιπροσωπεύεται από:

A =EZ

Εδώ, 

Ζ =όχι. των ηλεκτρονίων =αρ. των πρωτονίων=ατομικός αρ.

Α =όχι. πρωτονίων + αρ. των νετρονίων =μάζα αρ.

Δευτέριο ( 2Η)

Το Βαρύ Υδρογόνο, συχνά γνωστό ως Δευτέριο, είναι ένα από τα σταθερά ισότοπα του Υδρογόνου. Το δευτέριο προέρχεται από τον ελληνικό όρο deuterons, που σημαίνει «δεύτερο». Το δευτερόνιο είναι ο πυρήνας ενός ατόμου υδρογόνου-δευτερίου, το οποίο περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Δεν υπάρχει νετρόνιο στο πρωτίου. Στους ωκεανούς, το Δευτέριο βρίσκεται σε αφθονία περίπου ενός ατόμου για κάθε 6420 υδρογόνα. Ως αποτέλεσμα, το δευτέριο αντιπροσωπεύει περίπου το 0,02 τοις εκατό (0,03 τοις εκατό κατά μάζα) όλων των υδρογόνων που βρίσκονται φυσικά στις θάλασσες, ενώ το πρωτίιο αντιστοιχεί στο υπόλοιπο 99,98 τοις εκατό.

Ποιες είναι οι χρήσεις του Δευτέριου;

• Στη Φασματοσκοπία Μαγνητικού Συντονισμού, χρησιμοποιείται δευτεριωμένο νερό.
• Χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ως συντονιστής.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του μεταβολικού ρυθμού του ανθρώπινου σώματος.
• Χρησιμοποιείται ως το κύριο στοιχείο ιχνηθέτη για την παρακολούθηση της διαδικασίας φωτοσύνθεσης στα φυτά.
• Η σταθεροποίηση του μαγνητικού πεδίου διατηρείται όταν χρησιμοποιείται Δευτέριο στη Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού.
• Χρησιμοποιείται για να υπολογίσει ποιες χημικές ενώσεις έχουν ισότοπους.
• Χρησιμοποιείται στην υπέρυθρη φασματοσκοπία με τη μορφή βαρέος νερού.
• Το τρίτιο είναι βασικό συστατικό της αντίδρασης πυρηνικής σύντηξης. Το δευτέριο χρησιμοποιείται για τον έλεγχό του.

Τρίτιο ( 3Η )

Το τρίτιο, που συχνά αναφέρεται ως υδρογόνο-3 (σύμβολο τριτίου T ή 3H), είναι ένα εξαιρετικά ασυνήθιστο ραδιενεργό ισότοπο του Υδρογόνου. Στον πυρήνα του, το τρίτιο έχει 1 πρωτόνιο και δύο νετρόνια, ενώ το υδρογόνο-1 έχει μόνο ένα πρωτόνιο και το υδρογόνο-2 έχει 1 πρωτόνιο και νετρόνιο.

Ιδιότητες του Τριτίου 

• Σε όλους τους ατομικούς πυρήνες, τα πρωτόνια είναι τα μόνα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Ως εκ τούτου, αντιστέκονται το ένα στο άλλο επειδή τα αντίθετα φορτία απωθούν το ένα το άλλο. Οι τυχαίες κινήσεις των ατόμων μπορούν να ξεπεράσουν την ηλεκτρική απώθηση και να τα φέρουν αρκετά κοντά για να αναλάβει δράση ισχυρή πυρηνική δύναμη, συντήκοντάς τα σε βαρείς πυρήνες εάν η πίεση και η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλές.
• Ο πυρήνας του τριτίου έχει ένα μόνο πρωτόνιο και τα διπλά νετρόνια έχουν το ίδιο φορτίο με έναν συνηθισμένο πυρήνα υδρογόνου και έχουν την ίδια ηλεκτροστατική απωθητική δύναμη όταν έρχονται κοντά σε άλλο ατομικό πυρήνα. Τα νετρόνια στον πυρήνα του τριτίου, ωστόσο, αυξάνουν την ελκτική πυρηνική στερεή δύναμη όταν τοποθετούνται αρκετά κοντά σε έναν άλλο ατομικό πυρήνα.
• Το τρίτιο είναι δύσκολο να περιοριστεί, όπως και τα άλλα ισότοπα υδρογόνου, και τα διαπερατά υλικά περιλαμβάνουν καουτσούκ, χάλυβα και πλαστικό. Αυτό έχει εγείρει ανησυχίες ότι η χρήση μεγάλων ποσοτήτων τριτίου, ειδικά για τους αντιδραστήρες σύντηξης, θα μπορούσε να οδηγήσει σε ραδιενεργή ρύπανση, ανεξάρτητα από το γεγονός ότι το ήμισυ του θα αποτρέψει σημαντική μακροπρόθεσμη ανάπτυξη στην ατμόσφαιρα.
• Το τρίτιο είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο ραδιενεργό ισότοπο στη Γη και μόνο μικροσκοπικές ποσότητες παράγονται όταν τα αέρια στην ατμόσφαιρα αλληλεπιδρούν με τις κοσμικές ακτίνες. Είναι ένα υποπροϊόν χαμηλής αφθονίας των κανονικών λειτουργιών πυρηνικών αντιδραστήρων που μπορεί να παραχθεί σκόπιμα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα βομβαρδίζοντας λίθιο.

Συμπέρασμα 

Στα παραπάνω, μελετήσαμε τις διάφορες μορφές Υδρογόνου που υπάρχουν στο περιβάλλον μας. Έτσι, οι τρεις φυσικά υπάρχουσες μορφές Υδρογόνου είναι το πρωτίου, το δευτέριο και το τρίτιο. Τα ισότοπα του υδρογόνου δεν συγχέονται με τα αλλότροπα του υδρογόνου και διαφορετικές εκδοχές του ίδιου στοιχείου είναι γνωστές ως αλλότροπα. Τα αλλότροπα είναι άλλα από τα ισότοπα καθώς είναι οι διάφοροι τρόποι με τους οποίους ενώνονται τα άτομα του ίδιου τύπου. Μάθαμε επίσης για τον μοριακό τύπο, τις εφαρμογές ατομικού τύπου και τις χρήσεις των διαφορετικών μορφών Υδρογόνου.