Isótopos de hidrógeno
El hidrógeno ( 1 H) tiene tres isótopos naturales , a veces denominados1
H
, 2
H
, y 3
H
. 1
H
y 2
H
son estables, mientras que 3
H
tiene una vida media de12,32 ± 0,02 años. [3] [nb 1] También existen isótopos más pesados, todos los cuales son sintéticos y tienen una vida media de menos de un zeptosegundo ( 10-21 s). [4] [5]
De estos, 5 H es el menos estable, mientras que 7 H es el más.
El hidrógeno es el único elemento cuyos isótopos tienen diferentes nombres que siguen siendo de uso común en la actualidad: el2
H
(o hidrógeno-2) isótopo es deuterio [6] y el3
H
(o hidrógeno-3) isótopo es tritio . [7] Los símbolos D y T se utilizan a veces para el deuterio y el tritio. La IUPAC acepta los símbolos D y T, pero recomienda usar símbolos isotópicos estándar ( 2 H y 3 H) en su lugar para evitar confusiones en la clasificación alfabética de fórmulas químicas . [8] El isótopo 1 H, sin neutrones , a veces se llama protio . [9] (Durante el estudio inicial de la radiactividad, se les dio nombres a algunos otros isótopos radiactivos pesados , pero esos nombres rara vez se utilizan en la actualidad).
1
H
(masa atomica 1,007 825 031 898 ± 0,000 000 000 014 Da ) es el isótopo de hidrógeno más común con una abundancia de más del 99,98%. Debido a que el núcleo de este isótopo consta de un solo protón , se le da el nombre formal de protio .
Nunca se ha observado que el protón se descomponga y, por lo tanto, el hidrógeno-1 se considera un isótopo estable. Algunas grandes teorías unificadas propuestas en la década de 1970 predicen que la desintegración de protones puede ocurrir con una vida media entre 10 28 y 10 36 años. [13] Si esta predicción es cierta, entonces el hidrógeno-1 (y de hecho todos los núcleos que ahora se cree que son estables) son solo observacionalmente estables . Hasta la fecha, los experimentos han demostrado que la vida media mínima del protón supera los 10 34 años.
2
H
(masa atomica 2.014 101 777 844 ± 0,000 000 000 015 Da ), el otro isótopo del hidrógeno estable, que se conoce como deuterioy contiene un protón y un neutrón en su núcleo. El núcleo del deuterio se llama deuterón. El deuterio comprende 0.0026–0.0184% (por población, no por masa) de las muestras de hidrógeno en la Tierra, con el menor número tiende a encontrarse en muestras de gas hidrógeno y el mayor enriquecimiento (0.015% o 150 ppm) típico del agua de los océanos. El deuterio en la Tierra se ha enriquecido con respecto a su concentración inicial en el Big Bang y el sistema solar exterior (alrededor de 27 ppm, por fracción de átomo) y su concentración en las partes más antiguas de la Vía Láctea (alrededor de 23 ppm). Presumiblemente, la concentración diferencial de deuterio en el sistema solar interior se debe a la menor volatilidad del gas y los compuestos de deuterio, que enriquecen las fracciones de deuterio en los cometas y planetas expuestos a un calor significativo del Sol durante miles de millones de años de evolución del sistema solar.
El deuterio no es radiactivo y no representa un peligro de toxicidad significativo. El agua enriquecida en moléculas que incluyen deuterio en lugar de protio se llama agua pesada . El deuterio y sus compuestos se utilizan como marcador no radiactivo en experimentos químicos y en disolventes para1
H
- Espectroscopia de RMN . El agua pesada se utiliza como moderador de neutrones y refrigerante para reactores nucleares. El deuterio también es un combustible potencial para la fusión nuclear comercial .
