水素は周期表の最初の要素です。通常の状態では、無味無臭無色の気体です。それは二原子分子H2で構成され、原子番号1の記号Hで表されます。水素は1つの電子と1つの陽子で構成されています。これは、水 (H2O) および地球上に存在する他のすべての有機物質の重要な化合物の 1 つです。土星と木星は水素で構成されており、このガスが宇宙全体に広がっていることを示しています。自然に存在する水素の 3 つの形態は、プロチウム、重水素、およびトリチウムです。したがって、以下の注記では、これらの形態の水素について簡単に説明します。
プロチウム ( 1H )
基本的な水素原子であるプロチウムには、単一の電子からなる単一の陽子があります。元素の同位体は、同じ番号の原子として指定されます。陽子の数は異なりますが、中性子の数は異なります。文字 H は水素の標準形であるプロチウムを表します。プロチウムは 1 つの陽子で構成され、中性子はありません。電子 1 個、陽子 1 個、中性子 0 個の通常の水素原子とは対照的に、重水素は中性子 1 個と陽子 1 個を持っています。
プロティウム シンボル
Protium 記号の化学表記は 1H です。同位体の元素記号は次のように表されます:
A =イージー
ここで
Z =いいえ。電子の =いいえ。陽子の =原子番号
A =いいえ。陽子の+いいえ。中性子 =質量数
重水素 ( 2H)
しばしば重水素として知られる重水素は、水素の安定同位体の 1 つです。重水素は、ギリシャ語で「2 番目」を意味する deuterons に由来します。重陽子は、1 つの陽子と 1 つの中性子を含む水素重水素原子の原子核です。プロチウムには中性子はありません。海洋では、重水素は 6420 個の水素ごとに約 1 個の原子の量で見つかります。その結果、重水素は海に自然に存在するすべての水素の約 0.02 パーセント (質量で 0.03 パーセント) を占め、プロチウムは残りの 99.98 パーセントを占めます。
重水素の用途は?
- 磁気共鳴分光法では、重水素化水が利用されます。
- 原子炉でモデレーターとして使用されます。
- 人体の代謝率を決定するために使用できます。
- 植物の光合成プロセスを追跡するための主要なトレーサー要素として利用されています。
- 核磁気共鳴分光法で重水素を使用すると、磁場の安定化が維持されます。
- どの化学化合物がアイソトポローグを持っているかを把握するために使用されます。
- 赤外線分光法では重水の形で使用されます。
- トリチウムは、核融合反応の重要な要素です。制御には重水素が使用されます。
トリチウム ( 3H )
しばしば水素-3 (トリチウム記号 T または 3H) と呼ばれるトリチウムは、非常に珍しい水素の放射性同位体です。その核内に、トリチウムは 1 つの陽子と 2 つの中性子を持っていますが、水素 1 は 1 つの陽子しか持たず、水素 2 は 1 つの陽子と中性子を持っています.
トリチウムの性質
- すべての原子核で、陽子は唯一の荷電粒子です。したがって、反対の電荷が互いに反発するため、それらは互いに抵抗します。原子のランダムな動きは、電気的反発を克服し、強力な核力が作用するのに十分なほど接近させ、圧力と温度が十分に高い場合、それらを重い原子核に融合させることができます。
- トリチウム原子核には陽子が 1 つあり、中性子が 2 つある場合、通常の水素原子核と同じ電荷を持ち、別の原子核に近づけると同じ静電反発力を受けます。しかし、トリチウム原子核内の中性子は、別の原子核に十分近くに配置されると、核固体の引力を増強します。
- トリチウムは、他の水素同位体と同様に閉じ込めるのが難しく、透過性材料にはゴム、鋼鉄、プラスチックが含まれます。これは、特に核融合炉に大量のトリチウムを使用すると、放射能汚染を引き起こす可能性があるという懸念を引き起こしています.
- トリチウムは、地球上では非常にまれな放射性同位体であり、大気中のガスが宇宙線と相互作用するときに生成される量はごくわずかです。これは、通常の原子炉操作の少量の副産物であり、リチウムを爆撃することによって原子炉内で意図的に生成される可能性があります。
結論
上記では、私たちの環境に存在するさまざまな形態の水素を研究しました。したがって、自然に存在する水素の 3 つの形態は、プロチウム、重水素、およびトリチウムです。水素同位体は水素同素体と混同されず、同じ元素の異なるバージョンは同素体として知られています。同素体は、同じタイプの原子が結合するさまざまな方法であるという点で、同位体とは異なります。また、分子式、原子式の応用、さまざまな形態の水素の使用についても学びました。
