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Isotopi dell'idrogeno

Gli isotopi dell'idrogeno più diffusi; da sinistra a destra: prozio, deuterio e trizio.

In natura esistono 3 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.

DescrizioneModifica

Idrogeno-1 (prozio)Modifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Prozio (chimica), Idrogeno e Atomo di idrogeno.

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. È, infatti, l'unico fra gli isotopi stabili a non avere neutroni.

Idrogeno-2 (deuterio)Modifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: 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.[1]

Idrogeno-3 (trizio)Modifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: 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 tracciante 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-4Modifica

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 a velocità.[2] 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.[3] Decade tramite emissione di neutroni e ha un'emivita di (1.39 ± 0.10) × 10−22 secondi.[4]

Idrogeno-5Modifica

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.[2][5] 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.[4] La sua massa atomica è di 5.035311 ± 0.000107 uma.[3]

Idrogeno-6Modifica

6H ha un protone e 5 neutroni, tende quindi a decadere con emissione di neutroni[6] 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 2,90×10−22 s che non ne permette alcun utilizzo pratico. Ha una massa atomica di 6,044942±0,000284 u.[3]

Idrogeno-7Modifica

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[7].

Tabella degli isotopiModifica

Massa atomica standard: 1,00794 u

simbolo Z N massa isotopica (u)[8] emivita[8] 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 -

NoteModifica

  1. ^ Deuterio ultradenso prodotto in laboratorio, Le Scienze, 13 maggio 2009.
  2. ^ 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.
  3. ^ a b c (EN) Valutazione della massa atomica dal sito Atomic Mass Data Center, su nndc.bnl.gov. URL consultato il 15-11-2008.
  4. ^ 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).
  5. ^ (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.
  6. ^ Wolfram Alpha Computational knowledge engine
  7. ^ (EN) APS letters: Created the superheavy 7H
  8. ^ a b Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard.

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