Isotopi dell'idrogeno
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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 1,007825032241(94) 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 2,01410177811(12) 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 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 3,01604928199(23) 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 4.027806 ± 0.000110 uma. Decade tramite emissione di neutroni e ha un'emivita di (1.39 ± 0.10) × 10−22 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 9.1 × 10−22 secondi. La sua massa atomica è di 5.035311 ± 0.000107 uma.
Idrogeno-6
6H ha un protone e 5 neutroni, tende quindi a decadere con emissione di neutroni in due possibili catene di decadimento:
L'idrogeno-6 ha un'emivita di 2,90×10−22 s che non ne permette alcun utilizzo pratico. Ha una massa atomica di 6,044942±0,000284 u.
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) | 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) | 1,39(0.10)×10−22 s | -2 | ? | 3H | - |
| 5H | 1 | 4 | 5.035311(107) | >9,1×10−22 s ? | (+1⁄2) | - | ||
| 6H | 1 | 5 | 6.044942(284) | 2,90(70)×10−22 s | -2 | n | 3He | - |
| 7H | 1 | 6 | 7.05275(108) | 2,3(6)×10−23 s | +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
- ^ Deuterio ultradenso prodotto in laboratorio, su lescienze.espresso.repubblica.it, Le Scienze, 13 maggio 2009.
- ^ a b G. M. Ter-Akopian, et al., American Institute of Physics Conference Proceedings 610, Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam, Nuclear Physics in the 21st Century: International Nuclear Physics Conference INPC 2001, pp. 920-924, DOI:10.1063/1.1470062.
- ^ a b c (EN) Valutazione della massa atomica dal sito Atomic Mass Data Center, su nndc.bnl.gov. URL consultato il 15-11-2008 (archiviato dall'url originale il 16 settembre 2008).
- ^ a b (EN) G. Audi, O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra, The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF), su Nuclear Physics A 729, 2003, 3–128 (archiviato dall'url originale il 20 luglio 2011).
- ^ (EN) A. A. Korsheninnikov, M. S. Golovkov; I. Tanihata; A. M. Rodin; A. S. Fomichev; S. I. Sidorchuk; S. V. Stepantsov; M. L. Chelnokov; V. A. Gorshkov; D. D. Bogdanov, Superheavy Hydrogen 5H, in Physical Review Letters, 2001, DOI:10.1103/PhysRevLett.87.092501.
- ^ Wolfram Alpha Computational knowledge engine
- ^ (EN) APS letters: Created the superheavy 7H
- ^ a b Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard.
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