Dans la nature, la grande majorité des atomes d'hydrogène n'ont pas de neutrons; ces atomes se composent d'un électron et d'un proton seulement, et sont les atomes les plus légers possibles. Cependant, de rares isotopes de l'hydrogène, appelés deutérium et tritium, contiennent des neutrons. Le deutérium a un neutron et le tritium, instable et inconnu dans la nature, en a deux.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La plupart des atomes d'hydrogène n'ont pas de neutron. Cependant, les isotopes rares de l'hydrogène, appelés deutérium et tritium, ont respectivement un et deux neutrons.
Éléments et isotopes
La plupart des éléments du tableau périodique ont plusieurs isotopes - « cousins » de l'élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Les isotopes semblent très similaires les uns aux autres et ont des propriétés chimiques similaires. Par exemple, à côté de l'abondant isotope du carbone 12, vous pouvez trouver de minuscules quantités de carbone 14 radioactif dans pratiquement tous les êtres vivants. Cependant, comme les neutrons ont une masse, les poids des isotopes sont légèrement différents. Les scientifiques peuvent détecter la différence à l'aide d'un spectromètre de masse et d'autres équipements spécialisés.
Utilisations pour l'hydrogène
L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers. Sur Terre, vous trouverez rarement de l'hydrogène seul; beaucoup plus souvent, il est combiné avec de l'oxygène, du carbone et d'autres éléments dans des composés chimiques. L'eau, par exemple, est l'hydrogène lié à l'oxygène. L'hydrogène joue un rôle important dans les hydrocarbures, tels que les huiles, les sucres, les alcools et autres substances organiques. L'hydrogène sert également de source d'énergie « verte »; lorsqu'il est brûlé dans l'air; il dégage de la chaleur et de l'eau pure sans produire de CO2 ou d'autres émissions nocives.
Utilisations pour le deutérium
Bien que le deutérium, également connu sous le nom d'« hydrogène lourd », soit présent naturellement, il est moins abondant, représentant un atome d'hydrogène sur 6 420. Comme l'hydrogène, il se combine avec l'oxygène pour produire de l'« eau lourde », une substance qui ressemble et se comporte beaucoup comme de l'eau ordinaire, mais qui est légèrement plus lourd et a un point de congélation plus élevé, 3,8 degrés Celsius (38,4 degrés Fahrenheit), par rapport à 0 degré Celsius (32 degrés Fahrenheit). Les neutrons supplémentaires rendent l'eau lourde utile pour la protection contre les rayonnements et d'autres applications dans la recherche scientifique. Étant rare, l'eau lourde est aussi beaucoup plus chère que l'eau ordinaire. Son poids supplémentaire le rend chimiquement quelque peu étrange par rapport à l'eau. À des concentrations normales, il n'y a pas de quoi s'inquiéter; cependant, des quantités supérieures à 25 pour cent endommageront le sang, les nerfs et le foie, et des concentrations très élevées peuvent être mortelles.
Utilisations pour le tritium
Les deux neutrons supplémentaires trouvés dans le tritium le rendent radioactif, se désintégrant avec une demi-vie de 12,28 ans. Sans apport naturel de tritium, il doit être fabriqué dans des réacteurs nucléaires. Bien que son rayonnement soit quelque peu dangereux, en petites quantités et avec une manipulation et un stockage soigneux, le tritium peut être bénéfique. Les panneaux « Exit » fabriqués avec du tritium produisent une douce lueur qui reste visible jusqu'à 20 ans; parce qu'ils n'ont pas besoin d'électricité, ils fournissent un éclairage de sécurité pendant les pannes de courant et autres urgences. Le tritium a d'autres utilisations dans la recherche, telles que le traçage du flux d'eau; il joue également un rôle dans certaines armes nucléaires.