氫的同位素
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標準原子質量 (Ar, 標準) |
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氢(原子量:1.00794(7))共有7個已知的同位素,質量數介於1-7之間,其中有2個是穩定的,其他都具有放射性。天然存在的氫同位素有3個,分別是穩定的氕(1H)、氘(2H)和具放射性的氚(3H),另外四個同位素都極為不穩定(4H到7H),只有在實驗室製造出來過,半衰期都少于10-21秒,且都不出現在自然界中。氫也是唯一一個天然同位素各擁有不同名稱的元素。雖然在一些有關放射性的早期文獻中,一些高原子序的放射性同位素也有自己專屬的名稱和化學符號,但是今日已經鮮少使用了。
圖表
符號 | Z(p) | N(n) | 同位素質量(u) | 半衰期 | 衰變 方式[2] |
衰變 產物[n 1] |
原子核 自旋 |
相對豐度 (莫耳分率)[n 2] |
相對豐度的變化量 (莫耳分率) | |
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1H | 1 | 0 | 82503207(10) 1.007 | 穩定[n 3][n 4] | 1⁄2+ | 885(70) 0.999 | 816– 0.999974 0.999 | |||
2 H , 2 D [n 5] |
1 | 1 | 1017778(4) 2.014 | 稳定 | 1+ | 115(70) 0.000[n 6] | 026– 0.000184 0.000 | |||
3 H , 3 T [n 7] |
1 | 2 | 0492777(25) 3.016 | 12.32(2) y | β− | 3 He |
1⁄2+ | 痕量[n 8]或天然放射性 | ||
4 H |
1 | 3 | 81(11) 4.027 | ×10−22 s 1.39(10) [MeV] 4.6(9) |
n | 3 H |
2− | |||
4.1 H |
2 p |
1 μ− |
2 n |
03(2181)# 4.116 | >×10−6 s ? 2 | μ | 4 He , ve, vμ |
0+# | ||
5 H |
1 | 4 | 31(11) 5.035 | >×10−22 s ? 9.1 | 2n | 3 H |
(1⁄2+) | |||
6 H |
1 | 5 | 94(28) 6.044 | ×10−22 s 2.90(70) [MeV] 1.6(4) |
3n | 3 H |
2−# | |||
4n | 2 H | |||||||||
7 H |
1 | 6 | 75(108)# 7.052 | ×10−23 s# 2.3(6) | 4n | 3 H |
1⁄2+# |
備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測,而用括號括起來的代表數據不確定性。
氫-1(氕)
氫原子,又稱
氫-2(氘)
氫-3(氚)
氫-4
氫-4是不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和三個中子,半衰期為9.93696×10-23秒 。
氫-4.1
氫-4.1結構上類似氦。它包含了2個質子和2個中子,但其中一個電子被緲子取代。由於緲子的軌道特殊,軌道非常接近原子核,而最內側的電子軌道與緲子的軌道相較之下在很外側,因此,該緲子可視為原子核的一部份,所以整個原子可視為:“原子核由1個緲子、2個質子和2個中子組成、外側只有一個電子”,因此可以視為一種氫的同位素,也是一種奇異原子。一個緲子重約0.1U,故名氫- 4.1(4.1H)。氫-4.1原子可以與其他元素反應,其行為更像一個氫原子不是像惰性的氦原子[3]。
氫-5
氫-5是不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和四個中子,半衰期為8.01930×10-23秒 。
氫-6
氫-6是不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和五個中子,半衰期為3×10-22秒 。 制备方法如下:
氫-7
氫-7是不穩定的氫同位素之一,它包含了一個質子和六個中子。它是由质子轰击氦-8同位素而成。在以上核反应中,氦-8的六個中子都給了那个質子,并变成2个质子。它的半衰期為2.3×10-23秒。
衰变链
註釋
- ^ 穩定的衰變產物以粗體表示
- ^ 指的是在水中。
- ^ 大於 ×1033 yr。 參見 6.6質子衰變.
- ^ 此核素和3He是唯一質子數量多於中子且穩定的核素
- ^ Produced during 太初核合成
- ^ Tank hydrogen has a 2
D
abundance as low as ×10−5 (mole fraction). 3.2 - ^ Produced during Big Bang nucleosynthesis, but not primordial, as all such atoms have since decayed to 3He
- ^ Cosmogenic
參考資料
- ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ 存档副本. [2015-09-07]. (原始内容存档于2017-02-19).
- ^ Fleming, D. G.; Arseneau, D. J.; Sukhorukov, O.; Brewer, J. H.; Mielke, S. L.; Schatz, G. C.; Garrett, B. C.; Peterson, K. A.; Truhlar, D. G. Kinetic Isotope Effects for the Reactions of Muonic Helium and Muonium with H2. Science. 28 Jan 2011, 331 (6016): 448–450. PMID 21273484. doi:10.1126/science.1199421. (原始内容存档于2011-11-17).
外部链接
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