1h (protium), 2H (중수소) 및 3H (삼각)는 수소의 3 개의 자연 발생 동위 원소 (삼색)입니다. 실험실에서 불안정한 핵 (4H ~ 7H)이 만들어졌지만 자연에는 존재하지 않습니다. 반감기가 12.32 년의 삼중 수소는 수소의 가장 안정적인 방사성 동위 원반자입니다. 모든 더 무거운 동위 원소는 인위적으로 생성되며 반감기는 Zeptosecond (10-21 초) 미만입니다. 가장 안정적인 동위 원소는 5H이고 가장 안정적인 것은 7H입니다.
Protium
가장 일반적인 형태의 수소 동위 원소는 1h입니다. 이 동위 원소의 핵은 1.007825 amu의 질량으로 하나의 양성자로 구성됩니다. 수소는 일반적으로 다른 원자를 포함한이 규정형 수소 가스로 가장 일반적으로 발견됩니다. 모노 토미 수소는 드물다. 298K에서 435.88 kJ/mol의 결합 분리 엔탈피로 H -H 결합은 자연의 가장 강력한 것 중 하나입니다. 결과적으로, H2는 더 높은 온도에 도달 할 때까지 약간의 양으로 분리됩니다. 3000K에서의 해리 정도는 7.85 %에 불과합니다. 수소 원자는 실질적으로 모든 요소와 결합하여 매우 반응성입니다.
중수소
다른 안정적인 동위 원소는 2H이며, 이는 해양에서 ~ 156.25 부의 자연적 풍부가 있으며 지구상의 모든 수소의 약 0.0156 %를 차지합니다. 신 부두통으로 알려진 중수소의 핵에는 하나의 양성자와 하나의 중성자 (질량 수 =2)를 포함하는 반면, 양성자의 핵에는 중성자가 없습니다. 중수소는 핵에서의 여분의 중성자로 인해 약 2 배의 양성자를 가졌다 (중수소의 질량은 2.014102 AMU의 질량을 가지며, 평균 수소 원자 질량 1.007947 AMU). 약식 2H2 또는 D2 인 중수소 가스는 본질적으로 소량으로 발견되지만, 가장 일반적으로 양성자 1H 원자와 연결된 우주에서 발견되어 수소 로이터 사이드를 생성합니다.
.중수소는 일반 수소와 유사하게 반응합니다 (protium). 그러나, 다른 요소의 동위 원소 분산보다 큰 수소 동위 원소 복합체의 결합 에너지 및 길이에는 차이가 있습니다. 중수소 및 삼중습 결합은 양성자보다 약간 강합니다. 이러한 차이는 생물학적 반응에서 주요 변화를 일으키기에 충분합니다. 중수소가 물 분자에서 기존의 수소를 대체 할 때 헤비 워터 (D2O)가 형성됩니다. D2O는 정상 수보다 약 10.6 % 밀도가 높습니다.
진핵 생물 동물에서, 헤비 워터는 약간 독성이며, 체수의 25% 대체는 세포 분열 문제와 멸균을 유발하고 세포 독성 증후군 (골수 부전 및 위장 안감 장애)으로 인한 50% 사망. 무거운 물 소비는 사람들의 건강에 해롭지 않습니다. 70kg의 사람은 추정에 따르면 큰 영향을받지 않고 4.8 리터의 무거운 물을 소비 할 수 있습니다.
삼중 수소
종종 삼중습으로 알려진이 제품은 하나의 양성자와 두 개의 중성자를 포함하는 또 다른 형태의 수소 동위 원소입니다. 12.32 년 반감기가 있습니다. 삼중 수소는 지구상에서 매우 드물다.
수소의 더 무겁고 합성 동위 원소
4H의 핵은 하나의 양성자와 3 개의 중성자로 구성됩니다. 실험실에서는 빠르게 움직이는 중수소 핵으로 삼중습을 폭파하여 만들어졌습니다. 이 실험에서 삼중 수 핵은 빠르게 움직이는 중수소 핵에서 중성자를 수집했습니다. 방출 된 양성자를 검출함으로써, 수소 -4의 존재를 측정 하였다. 4.02781 ± 0.00011 AMU는 원자 질량입니다. 반감기는 1.39 × 10-22 초이며 중성자 방출을 통해 붕괴됩니다.
또 다른 불안정한 무거운 수소 동위 원소는 5H입니다. 양성자와 4 개의 중성자가 핵을 구성합니다. 실험실에서는 빠르게 움직이는 삼중 수소 핵으로 삼중 수소를 폭파하여 만들어졌습니다. 하나의 삼중습 핵으로부터의 2 개의 중성자는 다른 하나에 의해 포획되어 하나의 양성자와 4 개의 중성자를 갖는 핵을 초래한다. 나머지 양성자는 인식 될 수 있고, 수소 -5를 결정할 수있다. 반감기는 9.1 × 10-22 초이며 이중 중성자 방출로 인해 붕괴됩니다.
6h의 반감기는 2.90 × 10-22 초이며 트리플 중성자 방출을 통해 붕괴됩니다. 하나의 양성자와 5 개의 중성자는 핵을 구성합니다.
헬륨 -8의 중성자는 수소의 핵으로 옮겨졌다. RI Beam Cyclotron의 목표를 넘어 위치에 위치한 수많은 센서 층으로 구성된 "Riken 망원경"은 남아있는 두 개의 양성자를 감지했습니다.
결론
대기에는 세 가지 수소가 있습니다. 수소는 세 가지 동위 원소의 혼합물 일뿐 아니라 전자 및 핵 스핀이 다른 두 가지 형태의 오르토 형태와 파라 형태의 혼합물입니다. 주변 온도에서, 대기 수소는 대략 34% 오르토-하이드로겐 및 14% 파라-하이드로겐으로 구성됩니다. 두 유형의 물리적 특성은 약간 다릅니다.
