In der Natur hat die überwiegende Mehrheit der Wasserstoffatome keine Neutronen; diese Atome bestehen nur aus einem Elektron und einem Proton und sind die leichtesten Atome, die möglich sind. Seltene Wasserstoffisotope, Deuterium und Tritium genannt, haben jedoch Neutronen. Deuterium hat ein Neutron und Tritium, das instabil und in der Natur nicht vorkommt, hat zwei.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die meisten Wasserstoffatome haben kein Neutron. Seltene Wasserstoffisotope, Deuterium und Tritium genannt, haben jedoch jeweils ein bzw. zwei Neutronen.
Elemente und Isotope
Die meisten Elemente im Periodensystem haben mehrere Isotope – „Cousins“ des Elements, die die gleiche Anzahl von Protonen, aber unterschiedliche Anzahlen von Neutronen haben. Isotope erscheinen einander sehr ähnlich und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Neben dem reichlich vorhandenen Kohlenstoff-12-Isotop findet man beispielsweise in praktisch allen Lebewesen winzige Mengen an radioaktivem Kohlenstoff-14. Da Neutronen jedoch eine Masse haben, unterscheiden sich die Gewichte der Isotope geringfügig. Wissenschaftler können den Unterschied mit einem Massenspektrometer und anderen Spezialgeräten feststellen.
Verwendungen für Wasserstoff
Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Auf der Erde findet man selten Wasserstoff allein; viel häufiger wird es mit Sauerstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen in chemischen Verbindungen kombiniert. Wasser zum Beispiel ist mit Sauerstoff verbundener Wasserstoff. Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle in Kohlenwasserstoffen wie Ölen, Zuckern, Alkoholen und anderen organischen Substanzen. Wasserstoff dient auch als „grüner“ Energieträger; wenn in Luft verbrannt; es gibt Wärme und reines Wasser ab, ohne CO. zu produzieren2 oder andere schädliche Emissionen.
Verwendungen für Deuterium
Deuterium, auch bekannt als „schwerer Wasserstoff“, kommt zwar in der Natur vor, ist aber weniger häufig und macht eines von 6.420 Wasserstoffatomen aus. Wie Wasserstoff verbindet es sich mit Sauerstoff, um „schweres Wasser“ zu erzeugen, eine Substanz, die wie normales Wasser aussieht und sich ähnlich verhält, aber etwas schwerer und hat einen höheren Gefrierpunkt von 3,8 Grad Celsius (38,4 Grad Fahrenheit) im Vergleich zu 0 Grad Celsius (32 Grad). Fahrenheit). Die zusätzlichen Neutronen machen schweres Wasser für den Strahlenschutz und andere Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung nützlich. Da schweres Wasser selten ist, ist es auch viel teurer als gewöhnliches Wasser. Sein zusätzliches Gewicht macht es im Vergleich zu Wasser chemisch etwas seltsam. Bei normalen Konzentrationen ist es kein Grund zur Sorge; Mengen über 25 Prozent schädigen jedoch Blut, Nerven und Leber, und sehr hohe Konzentrationen können tödlich sein.
Verwendungen für Tritium
Die zusätzlichen zwei Neutronen in Tritium machen es radioaktiv und zerfallen mit einer Halbwertszeit von 12,28 Jahren. Ohne eine natürliche Versorgung mit Tritium muss es in Kernreaktoren hergestellt werden. Obwohl seine Strahlung etwas gefährlich ist, kann Tritium in kleinen Mengen und bei sorgfältiger Handhabung und Lagerung von Vorteil sein. „Exit“-Schilder aus Tritium erzeugen ein sanftes Leuchten, das bis zu 20 Jahre lang sichtbar bleibt; Da sie keinen Strom benötigen, bieten sie bei Stromausfällen und anderen Notfällen eine Sicherheitsbeleuchtung. Tritium hat andere Anwendungen in der Forschung, wie zum Beispiel die Verfolgung des Wasserflusses; es spielt auch bei einigen Atomwaffen eine Rolle.