استخدامات نظائر الهيدروجين
النظائر الثلاثة للهيدروجين
النظائر هي ذرات لعنصر ما لها نفس العدد الذري (عدد البروتونات) ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات، مما يؤدي إلى اختلافات في الكتلة الذرية. يمتلك عنصر الهيدروجين ثلاثة نظائر طبيعية:
- الهيدروجين-١ (١H): يُعرف أيضًا باسم البروتيوم، وهو النظير الأكثر شيوعًا للهيدروجين ويمثل 99.98٪ من الهيدروجين على الأرض. يتكون نواته من بروتون واحد ولا يحتوي على نيوترونات.
- الديوتيريوم (٢H): يُعرف أيضًا بالهيدروجين الثقيل، ويمثل حوالي 0.0156٪ من الهيدروجين على الأرض. يتكون نواته من بروتون واحد ونيوترون واحد.
- التريتيوم (٣H): هو نظير مشع للهيدروجين، بمعنى أنه غير مستقر ويتحلل إلى هليوم-٣ ببطء. يمثل كمية ضئيلة للغاية من الهيدروجين على الأرض (ذرة واحدة لكل 10^18 ذرة من البروتيوم). يتكون نواته من بروتون واحد ونيوترونين.
طالع ايضا : مستقبل الهيدروجين الأخضر : الفرص والتحديات
خصائص النظائر
على الرغم من اختلاف عدد النيوترونات، فإن جميع نظائر الهيدروجين لها نفس التوزيع الإلكتروني، مما يعني أن لها خصائص كيميائية متشابهة إلى حد كبير. ومع ذلك، تختلف خصائصها الفيزيائية بسبب اختلاف كتلتها:
- الهيدروجين-١ هو أخف النظائر، وبالتالي لديه أعلى تردد اهتزازي وأقل نقطة غليان.
- الديوتيريوم أثقل قليلاً، وله تردد اهتزازي أقل ونقطة غليان أعلى.
- التريتيوم أثقل بكثير، وبالتالي له تردد اهتزازي أدنى ونقطة غليان أعلى.
استخدامات نظائر الهيدروجين
- يستخدم البروتيوم بشكل أساسي في الوقود الأحفوري والمياه والمركبات العضوية.
- يستخدم الديوتيريوم في إنتاج الماء الثقيل المستخدم في المفاعلات النووية، وفي التفاعلات النووية الاندماجية، وفي دراسة التفاعلات الكيميائية كمذيب.
- يستخدم التريتيوم في قياس عمر المياه الجوفية، وفي صناعة الأسلحة النووية، وفي الأجهزة الباعثة للضو ذاتية التشغيل.
نظائر الهيدروجين الأخرى
بالإضافة إلى النظائر الطبيعية الثلاثة، يمكن إنشاء نظائر أخرى غير مستقرة للهيدروجين في المختبر عن طريق قصف النظائر الأخرى بجسيمات عالية الطاقة. ومع ذلك، هذه النظائر لها أعمار نصف قصيرة جدًا ولا توجد بشكل طبيعي على الأرض.
أسئلة وأجوبة شائعة
- كم عدد نظائر الهيدروجين؟ يوجد للهيدروجين ثلاثة نظائر طبيعية: الهيدروجين (١H) والديوتيريوم (٢H) والتريتيوم (٣H).
- أي من نظائر الهيدروجين مشعة؟ التريتيوم هو النظير المشع الوحيد للهيدروجين.
- هل البروتيوم نظير للهيدروجين؟ نعم، البروتيوم هو النظير الأكثر شيوعًا للهيدروجين.
- هل جميع النظائر مشعة؟ لا، معظم النظائر مستقرة وليست مشعة. فقط النظائر التي لها أنوية غير مستقرة تكون مشعة.
- هل النظائر خطرة؟ يمكن أن تكون النظائر المشعة خطرة إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. ومع ذلك، يتم استخدام النظائر المشعة أيضًا في العديد من التطبيقات المفيدة، مثل الطب والبحث العلمي.
المصدر الرئيسي للمقال بالانجليزية : https://byjus.com/chemistry/isotopes-of-hydrogen/