بررسی ایزوتوپ های هیدروژن

          کلاغ سفید 
            بازدید : 739
          پنجشنبه 31 فروردین 1391
           نظرات (0)
        

بررسی ایزوتوپ های هیدروژن

هیدروژن سه ایزوتوپ دارد که فراوانترین آنها هیدروژن معمولی ( پروتیوم ) با عدد جرمی 1 است و در هسته خود یک پروتون دارد. دو ایزوتوپ دیگر هیدروژن دارای عدد جرمی دو و سه هستند. ایزوتوپی که دارای عدد جرمی دو است، در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد و آن را دوتریم یا هیدروژن سنگین می نامند و آن را با علامت D نشان می دهند.

هیدروژنی که دارای عدد جرمی 3 است، در هسته خود 1 پروتون و 2 نوترون درد و ترتیم خوانده می شود و آن را با علامت T مشخص می کنند. ترتیم برخلاف پروتیوم و دوتریم که هسته پایدار دارند، پرتوزاست. مقدار ترتیم در طبیعت فوق العاده کم است و آن را معمولاً از واکنش هسته بین لیتیم و نوترون بدست می آورند:

⁶₃Li + ¹₀n => ³₁T + ⁴₂He

در یک واکنش معین، نسبت اجزای سازنده محصول بدست آمده توسط هریک از این سه ایزوتوپ یکسان است، زیر آرایش الکترونی هر سه ایزوتوپ به صورت 1s¹ می باشد. مثلاً در واکنش کلر ( Cl ) با هیدروژن معمولی، دوتریم و ترتیم به ترتیب TCl , DCl , HCl تشکیل می شود. تنها تفاوت این واکنش ها سرعت آنهاست که برای هیدروژن معمولی از همه بیشتر و برای ترتیم از همه کمتر است. جدول زیر مقایسه هیدروژن سنگین و معمولی و آب تشکیل شده از آن ها را نشان می دهد. توجه شود که هر سه نوع هیدروژن از نظر واکنش شیمیایی یکسان هستند.

پارامتر	H₂	D₂	پارامتر	H₂O	D₂O
دمای ذوب	-259.2	-254.4	دمای ذوب	0.0	3.8
دمای جوش	-252.8	-249.5	دمای جوش	100.0	101.4
طول پیوند (Å)	0.742	0.742	چگالی ( 25 C )	0.997	1.10
گرمای ذوب ( kj/mol)	0.117	0.196	گرمای ذوب ( kj/mol)	6.002	6.270
گرمای تبخیر ( kj/mol)	0.903	1.225	گرمای تبخیر ( kj/mol)	40.6	41.6

کابرد آب هسته ای در نیروگاه های اتمی جهت خنک کردن راکتور هاست، چون گرمای تبخیر آب هسته بیش از آب معمولی است، می تواند برای این کار بهتر عمل کند. قابل ذکر است آب هسته ای برای بسیاری از گونه ها سمی بوده، اماً مقدار زیادی از آن برای کشتن انسان لازم می باشد.