في الطبيعة ، الغالبية العظمى من ذرات الهيدروجين لا تحتوي على نيوترونات. تتكون هذه الذرات من إلكترون واحد وبروتون واحد فقط ، وهي أخف ذرات ممكنة. ومع ذلك ، فإن نظائر الهيدروجين النادرة ، والتي تسمى الديوتيريوم والتريتيوم ، تحتوي على نيوترونات. يحتوي الديوتيريوم على نيوترون واحد ، والتريتيوم ، غير مستقر وغير مرئي في الطبيعة ، له اثنان.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
معظم ذرات الهيدروجين لا تحتوي على نيوترون. ومع ذلك ، فإن النظائر النادرة للهيدروجين ، المسماة الديوتيريوم والتريتيوم ، تحتوي على نيوترون واحد واثنين من النيوترونات لكل منهما على التوالي.
العناصر والنظائر
تحتوي معظم العناصر في الجدول الدوري على العديد من النظائر - "أبناء العمومة" للعنصر الذين لديهم نفس عدد البروتونات ولكن لديهم أعداد مختلفة من النيوترونات. تبدو النظائر متشابهة جدًا مع بعضها البعض ولها خصائص كيميائية متشابهة. على سبيل المثال ، إلى جانب نظير الكربون 12 الوفير ، يمكنك العثور على كميات ضئيلة من الكربون المشع 14 في جميع الكائنات الحية تقريبًا. ومع ذلك ، نظرًا لأن النيوترونات لها كتلة ، فإن أوزان النظائر تختلف قليلاً. يمكن للعلماء اكتشاف الاختلاف باستخدام مطياف الكتلة وغيرها من المعدات المتخصصة.
استخدامات الهيدروجين
الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون. نادرًا ما تجد الهيدروجين بمفرده على الأرض ؛ في كثير من الأحيان يتم دمجه مع الأكسجين والكربون وعناصر أخرى في المركبات الكيميائية. الماء ، على سبيل المثال هو الهيدروجين المرتبط بالأكسجين. يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا في الهيدروكربونات ، مثل الزيوت والسكريات والكحول والمواد العضوية الأخرى. يعمل الهيدروجين أيضًا كمصدر "أخضر" للطاقة ؛ عندما تحترق في الهواء ينبعث منه حرارة وماء نقي بدون إنتاج ثاني أكسيد الكربون2 أو غيرها من الانبعاثات الضارة.
يستخدم للديوتيريوم
على الرغم من أن الديوتيريوم ، المعروف أيضًا باسم "الهيدروجين الثقيل" ، يحدث بشكل طبيعي ، إلا أنه أقل وفرة ، حيث يمثل واحدة من كل 6420 ذرة هيدروجين. مثل الهيدروجين ، فإنه يتحد مع الأكسجين لإنتاج "الماء الثقيل" ، وهي مادة تشبه إلى حد كبير الماء العادي وتتصرف ، ولكنها أثقل قليلاً وله نقطة تجمد أعلى ، 3.8 درجة مئوية (38.4 درجة فهرنهايت) ، مقارنة بـ 0 درجة مئوية (32 درجة) فهرنهايت). تجعل النيوترونات الزائدة الماء الثقيل مفيدًا للحماية من الإشعاع والتطبيقات الأخرى في البحث العلمي. نظرًا لكونه نادرًا ، فإن الماء الثقيل أغلى بكثير من النوع العادي. وزنه الزائد يجعله غريبًا نوعًا ما كيميائيًا مقارنةً بالماء. في التركيزات العادية ، لا داعي للقلق ؛ ومع ذلك ، فإن الكميات التي تزيد عن 25 في المائة ستضر بالدم والأعصاب والكبد ، ويمكن أن تكون التركيزات العالية جدًا مميتة.
يستخدم للتريتيوم
النيوترونان الإضافيان الموجودان في التريتيوم يجعلانه مشعًا ويتحلل بعمر نصف يبلغ 12.28 سنة. بدون إمداد طبيعي من التريتيوم ، يجب أن يتم تصنيعه في المفاعلات النووية. على الرغم من أن إشعاعها خطير إلى حد ما ، إلا أن التريتيوم بكميات صغيرة ومع التعامل والتخزين الدقيقين يمكن أن يكون مفيدًا تنتج علامات "الخروج" المصنوعة من التريتيوم توهجًا ناعمًا يظل مرئيًا لمدة تصل إلى 20 عامًا ؛ لأنهم لا يحتاجون إلى الكهرباء ، فهم يوفرون إضاءة آمنة أثناء انقطاع التيار الكهربائي وحالات الطوارئ الأخرى. للتريتيوم استخدامات أخرى في البحث ، مثل تتبع تدفق المياه ؛ كما أنها تلعب دورًا في بعض الأسلحة النووية.