In natura esistono tre isotopi dell'idrogeno (H): 1H (prozio), 2H (deuterio) e 3H (trizio), mentre gli altri (da 4H a 7H) hanno un nucleo fortemente instabile che impedisce un'emivita superiore anche solo al millesimo di secondo.
Descrizione Idrogeno-1 (prozio)
1H (massa atomica u) è il più comune isotopo dell'idrogeno, con un'abbondanza isotopica del 99,985%. Poiché il suo nucleo consiste solamente in un singolo protone, gli è stato dato il nome formale di prozio. Quindi, l'unico fra gli isotopi stabili a non avere neutroni.
Idrogeno-2 (deuterio)
2H (massa atomica u), l'altro isotopo stabile dell'idrogeno, è conosciuto come deuterio e contiene all'interno del suo nucleo un protone ed un neutrone. La molecola di acqua che invece di due atomi di idrogeno ne ha due di deuterio (D2O) è chiamata acqua pesante e compone in piccola parte l'acqua che utilizziamo ogni giorno. Il deuterio è anche un potenziale carburante per i reattori a fusione nucleare.
Idrogeno-3 (trizio)
3H (massa atomica u) è conosciuto come trizio e il suo nucleo è composto da un protone e due neutroni. È un isotopo radioattivo e decade in elio-3 attraverso decadimento β, con un'emivita di 12,32 anni. Tracce di trizio sono presenti in natura a causa dell'interazione tra i raggi cosmici e i gas atmosferici. È stato inoltre rilasciato nell'ambiente durante i test nucleari. Esso viene impiegato per la costruzione di armi termonucleari, come in geochimica isotopica e per la produzione di sorgenti luminose radioluminescenti. Il trizio è stato inoltre impiegato in medicina nucleare come tracciante negli esami diagnostici, ma oggi il suo utilizzo in questi esami è raro.
Idrogeno-4
4H è un isotopo dell'idrogeno altamente instabile. Il nucleo contiene un protone e tre neutroni. È stato sintetizzato in laboratorio bombardando delle molecole di trizio con nuclei di deuterio ad alta velocità. In questo esperimento, i nuclei di trizio hanno catturato i neutroni dei nuclei di deuterio. La presenza di idrogeno-4 è stata dedotta individuando i protoni emessi. La massa atomica di questo isotopo è di . Decade tramite emissione di neutroni e ha un'emivita di secondi.
Idrogeno-5
5H è un isotopo dell'idrogeno altamente instabile. Il nucleo contiene un protone e quattro neutroni. È stato sintetizzato in laboratorio bombardando delle molecole di trizio con nuclei di trizio ad alta velocità. In questo esperimento, un nucleo di trizio cattura due neutroni dell'altro, e si viene a formare un nucleo con un protone e quattro neutroni. I protoni rimanenti possono essere individuati, e quindi dedotta l'esistenza dell'idrogeno-5. Questo isotopo decade tramite emissione di neutroni e ha un'emivita di almeno secondi. La sua massa atomica è di .
Idrogeno-6 6H ha un protone e 5 neutroni, tende quindi a decadere con emissione di neutroniWolfram Alpha Computational knowledge engine in due possibili catene di decadimento: 6H → 3n + 3H → e+ + 3He 6H → n + 5H → 2n + 3H → e+ + 3He
L'idrogeno-6 ha un'emivita di che non ne permette alcun utilizzo pratico. Ha una massa atomica di .
Idrogeno-7 7H è formato da un protone e sei neutroni. È stato sintetizzato per la prima volta da un gruppo di ricercatori russi, giapponesi e francesi al laboratorio RIKEN bombardando dell'idrogeno con degli atomi di elio-8.
Tabella degli isotopi Massa atomica standard: 1,00794 u
simbolo Z N massa isotopica (u)Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard. emivita spin nucleare DM DP NA 1H 1 0 1.00782503207(10) STABILE +1/2 99,985% 2H 1 1 2.0141017778(4) STABILE +1 0,015% 3H 1 2 3.0160492777(25) 12,32 anni +1⁄2 β− 3He tracce 4H 1 3 4.027806(111) -2 ? 3H - 5H 1 4 5.035311(107) ? (+1⁄2) - 6H 1 5 6.044942(284) -2 n 3He - 7H 1 6 7.05275(108) +1/2 -
Catene di decadimento La maggior parte degli isotopi pesanti dell'idrogeno decadono direttamente in 3H, il quale a sua volta decade nell'isotopo stabile 3He. Tuttavia è stato osservato che occasionalmente 6H decade direttamente nello stabile 2H.
Si noti che il tempo di decadimento è espresso in yoctosecondi per tutti gli isotopi eccetto 3H, per il quale è espresso in anni.
Note
Altri progetti
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