Izotopy vodíku

Autor: Leandro Alegsa

21-02-2022

Vodík má tři hlavní izotopy: protium (¹H), deuterium (²H) a tritium (³H). Tyto izotopy vznikají přirozeně v přírodě. Protium a deuterium jsou stabilní. Tritium je radioaktivní a má poločas rozpadu přibližně 12 let. Vědci vytvořili čtyři další izotopy vodíku (⁴H to⁷ H), ale tyto izotopy jsou velmi nestabilní a v přírodě se nevyskytují.

Hlavní izotopy vodíku jsou jedinečné, protože jako jediné mají své jméno. Tyto názvy se používají dodnes. Deuterium a tritium někdy dostávají vlastní symboly D a T. Mezinárodní unii čisté a aplikované chemie se však tyto názvy příliš nelíbí, přestože se často používají. Existují i další izotopy, které měly při studiu radioaktivity vědci své vlastní názvy. Jejich názvy se však dnes již nepoužívají.

Protium (vodík-1)

Protium je nejběžnější izotop vodíku. Tvoří více než 99,98 % veškerého vodíku ve vesmíru. Název protium získal proto, že jeho jádro má pouze jeden proton. Atomová hmotnost prota je 1,00782504(7) u. Symbol pro proto je ¹H.

Proton prota se při pozorování nikdy nerozpadl, proto se vědci domnívají, že proto je stabilní izotop. Nové teorie částicové fyziky předpovídají, že se proton může rozpadat, ale tento rozpad je velmi pomalý. Uvádí se, že poločas rozpadu protonu je 10³⁶ let. Pokud je rozpad protonu pravdivý, pak všechna ostatní jádra, o kterých se říká, že jsou stabilní, jsou ve skutečnosti stabilní pouze pozorovatelně, tj. vypadají, že stabilní jsou. Nedávné experimenty ukázaly, že pokud k rozpadu protonu skutečně dochází, měl by poločas rozpadu 6,6 × 10 ³³let.

Protium, nejběžnější izotop vodíku. Je zvláštní tím, že jako jediný izotop nemá neutron.

Deuterium (vodík-2)

Dalším stabilním izotopem vodíku je deuterium, ²H nebo někdy D. Tento izotop má jeden proton a jeden neutron. Tvoří asi 0,0026-0,0184 % všech atomů vodíku na Zemi. Deuteria je v plynném vodíku na Zemi méně, více ho je v mořské vodě (0,015 % neboli 150 ppm). Deuterium není radioaktivní a neškodí živým organismům. Deuterium může také tvořit molekuly vody. Voda, která má místo procia deuterium, se nazývá těžká voda.

Tritium (vodík-3)

Tritium (³H) je nejstabilnější radioizotop vodíku. To znamená, že ze všech radioaktivních izotopů vodíku je tritium nejméně radioaktivní. Ve svém jádře má jeden proton a dva neutrony. Tritium se rozpadá rozpadem beta minus a mění se na helium-3. Jeho poločas rozpadu je 12,32 roku.

Tritium vzniká přirozeně interakcí mezi plyny v horních vrstvách atmosféry a kosmickým zářením. Vzniká také při testech jaderných zbraní. Tritium a deuterium se využívá při jaderné fúzi D-T ve hvězdách, při níž se uvolňuje velké množství energie.

Otázky a odpovědi

Otázka: Kolik je hlavních izotopů vodíku?

Odpověď: Existují tři hlavní izotopy vodíku: protium, deuterium a tritium.

Otázka: Jsou procium a deuterium stabilní izotopy?

Odpověď: Ano, protium a deuterium jsou stabilní izotopy.

Otázka: Jaký je poločas rozpadu tritia?

Odpověď: Tritium je radioaktivní a jeho poločas rozpadu je přibližně 12 let.

Otázka: Kolik dalších izotopů vodíku vědci vytvořili?

Odpověď: Vědci vytvořili čtyři další izotopy vodíku: 4H až 7H.

Otázka: Existují tyto čtyři další izotopy vodíku v přírodě?

Odpověď: Ne, tyto izotopy jsou velmi nestabilní a přirozeně neexistují.

Otázka: Čím jsou hlavní izotopy vodíku jedinečné?

Odpověď: Hlavní izotopy vodíku jsou jedinečné, protože jsou to jediné izotopy, které mají své jméno.

Otázka: Mají deuterium a tritium vlastní symboly?

Odpověď: Ano, deuterium a tritium někdy dostávají vlastní symboly: Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie však tyto názvy nemá příliš ráda, přestože se často používají.