science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoeveel neutronen heeft waterstof?

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

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De meeste waterstofatomen hebben geen neutron. Zeldzame isotopen van waterstof, deuterium en tritium genoemd, hebben echter respectievelijk elk een en twee neutronen.
Elementen en isotopen

De meeste elementen in het periodiek systeem hebben verschillende isotopen - "neven" van het element dat hebben 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 kleine hoeveelheden radioactieve koolstof-14 vinden in vrijwel alle levende wezens. Omdat neutronen massa hebben, zijn de gewichten van isotopen echter iets anders. Wetenschappers kunnen het verschil detecteren met behulp van een massaspectrometer en andere gespecialiseerde apparatuur.
Gebruik voor waterstof

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, bijvoorbeeld, is 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 2 of andere schadelijke emissies te produceren.
Gebruik voor Deuterium

Hoewel deuterium, ook bekend als "zware waterstof", van nature voorkomt, is het minder overvloedig, goed voor één van elke 6.420 waterstofatomen. Net als waterstof combineert het met zuurstof om "zwaar water" te produceren, een stof die eruit ziet en zich gedraagt als gewoon water, maar dat iets zwaarder is en een hoger vriespunt heeft, 3,8 graden Celsius (38,4 graden Fahrenheit), vergeleken met 0 graden De extra neutronen maken zwaar water nuttig voor stralingsafscherming en andere toepassingen in wetenschappelijk onderzoek. Zelden water is zwaar water ook veel duurder dan het gewone. Het extra gewicht maakt het chemisch enigszins vreemd in vergelijking met water. Bij normale concentraties hoeft u zich geen zorgen 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.
Gebruik voor Tritium

De extra twee neutronen in tritium maken het radioactief en vervallen met de helft -leven van 12,28 jaar. Zonder een natuurlijke toevoer van tritium moet het worden gemaakt in kernreactoren. Hoewel de straling 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, bieden ze veiligheidsverlichting tijdens stroomuitval en andere noodsituaties. Tritium heeft andere toepassingen in onderzoek, zoals het traceren van de waterstroom; het speelt ook een rol in sommige kernwapens.