Hoeveel neutronen heeft waterstof?

In de natuur heeft de overgrote meerderheid van waterstofatomen geen neutronen; deze atomen bestaan ​​uit slechts één elektron en één proton en zijn de lichtst mogelijke atomen. Zeldzame isotopen van waterstof, deuterium en tritium genaamd, hebben echter wel neutronen. Deuterium heeft één neutron en tritium, onstabiel en niet gezien in de natuur, heeft er twee.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De meeste waterstofatomen hebben geen neutronen. Zeldzame isotopen van waterstof, deuterium en tritium genaamd, hebben echter respectievelijk één en twee neutronen.

De meeste elementen in het periodiek systeem hebben verschillende isotopen - "neven" van het element met hetzelfde aantal protonen maar verschillende aantallen neutronen. Isotopen lijken erg op elkaar en hebben vergelijkbare chemische eigenschappen. Naast de overvloedige koolstof-12-isotoop kun je bijvoorbeeld in vrijwel alle levende wezens kleine hoeveelheden radioactieve koolstof-14 vinden. Omdat neutronen massa hebben, verschillen de gewichten van isotopen echter enigszins. Wetenschappers kunnen het verschil detecteren met behulp van een massaspectrometer en andere gespecialiseerde apparatuur.

Waterstof is het meest voorkomende element in het universum. Op aarde zul je zelden alleen waterstof vinden; veel vaker wordt het gecombineerd met zuurstof, koolstof en andere elementen in chemische verbindingen. Water is bijvoorbeeld waterstof verbonden met zuurstof. Waterstof speelt een belangrijke rol in koolwaterstoffen, zoals oliën, suikers, alcoholen en andere organische stoffen. Waterstof dient ook als een “groene” energiebron; wanneer verbrand in lucht; het geeft warmte en zuiver water af zonder CO. te produceren₂ of andere schadelijke emissies.

Hoewel deuterium, ook bekend als "zware waterstof", van nature voorkomt, is het minder overvloedig, goed voor één op de 6.420 waterstofatomen. Net als waterstof wordt het gecombineerd met zuurstof om 'zwaar water' te produceren, een stof die eruitziet en zich gedraagt ​​als gewoon water, maar die iets zwaarder en heeft een hoger vriespunt, 3,8 graden Celsius (38,4 graden Fahrenheit), vergeleken met 0 graden Celsius (32 graden Fahrenheit). De extra neutronen maken zwaar water bruikbaar voor stralingsafscherming en andere toepassingen in wetenschappelijk onderzoek. Omdat het zeldzaam is, is zwaar water ook veel duurder dan het gewone water. Het extra gewicht maakt het chemisch enigszins vreemd in vergelijking met water. Bij normale concentraties is het niets om je zorgen over te maken; hoeveelheden van meer dan 25 procent zullen echter het bloed, de zenuwen en de lever beschadigen en zeer hoge concentraties kunnen dodelijk zijn.

De extra twee neutronen die in tritium worden gevonden, maken het radioactief en vervallen met een halfwaardetijd van 12,28 jaar. Zonder een natuurlijke toevoer van tritium moet het in kernreactoren worden gemaakt. Hoewel de straling ervan enigszins gevaarlijk is, kan tritium in kleine hoeveelheden en met zorgvuldige behandeling en opslag gunstig zijn. "Exit"-borden gemaakt met tritium produceren een zachte gloed die tot 20 jaar zichtbaar blijft; omdat ze geen elektriciteit nodig hebben, zorgen ze voor veiligheidsverlichting tijdens stroomuitval en andere noodsituaties. Tritium heeft andere toepassingen in onderzoek, zoals het traceren van de stroming van water; het speelt ook een rol in sommige kernwapens.