氕氘氚都是氫的同位素。
氫只有三種同位素:氕(P)原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子,無中子,豐度為99.98%;氘(D)(又叫重氫) ,原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子,1個(gè)中子,豐度0.016%;氚(T)(又叫超重氫),原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子,2個(gè)中子,豐度0.004%。
別 名
重氫
超重氫
放射性
氕和氘不具有放射性,氚有
讀 音
氕[piē]、氘[dāo]、氚[chuān]
氕[piē]
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氕(protium),氫的同位素之一,符號(hào)為P或1H, 質(zhì)子數(shù)1,它的原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成,是氫的主要形式,,氕為氫的主要成分,約占普通氫的99.98%。 [1]
氕不但是一種優(yōu)質(zhì)燃料,還是石油、化工、
化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精煉需要?dú)?,如烴的增氫、煤的氣化、重油的精煉等;化工中制氨、制甲醇也需要?dú)?。氫還用來還原鐵礦石。用氫制成燃料電池可直接發(fā)電。采用燃料電池和氫氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,其能量轉(zhuǎn)換效率將遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的火電廠。隨著制氫技術(shù)的進(jìn)步和貯氫手段的完善,氫能將在21世紀(jì)的能源舞臺(tái)上大展風(fēng)采。
氘[dāo]
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氘(deuterium)為氫的另一種穩(wěn)定形態(tài)的
同位素,也被稱為重氫,元素符號(hào)一般為D或2H。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,氫中有0.02%的氘。
[2] 在大自然的含量約為一般氫的7000分之一 ,用于
熱核反應(yīng)。,聚變時(shí)放出β射線后形成質(zhì)量數(shù)為 3 的氦。氘被稱為“未來的天然燃料”。
常溫下,氘是一種無色、無味、無毒無害的可燃性氣體。它用于核能、可控核聚變反應(yīng)、氘化光導(dǎo)纖維、氘潤滑油、激光器、燈泡、實(shí)驗(yàn)研究、半導(dǎo)體材料韌化處理以及核醫(yī)學(xué),核農(nóng)業(yè)等方面;另外在軍事上,它也有一些重要的用途,比如制造氫彈,中子彈和東風(fēng)激光武器。
氚[chuān]
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氚[tritium]元素符號(hào)為T或3H,也被稱作超重氫。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。并帶有
放射性,會(huì)發(fā)生
β衰變,其
半衰期為12.43年。由于氚的β衰變只會(huì)放出高速移動(dòng)的電子,不會(huì)穿透人體,因此只有大量吸入氚才會(huì)對(duì)人體有害。在地球的自然界中,相比一般的氫氣,氚的含量極少。氚的產(chǎn)生是當(dāng)宇宙射線所帶的高能量中子撞擊氘核,其氘核與中子結(jié)合為氚核。氚與氘一樣,都是制造
氫彈的原料。自然界中存在極微,從核反應(yīng)制得。主要用于熱核反應(yīng)。
氚除了用作核武器的材料外,其他用途很多。氚最容易在高溫條件下與氘實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng),提取到的氚氣中常含有多種雜質(zhì)氣體,釋放出巨大能量: 3H+2H→4He+n+17.6MeV
用途
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氫-1(1H,氕)相對(duì)豐度為99.98%,氫-2(2H,氘,也叫重氫),這兩種氫是在自然界中穩(wěn)定的同位素。從核反應(yīng)中還找到質(zhì)量數(shù)為3的同位素氫-3(3H,氚,也叫超重氫),它在自然界中含量極微,僅為0.004%。氫-2(2H,氘,也叫重氫),氫-3(3H,氚,也叫超重氫),也是制造氫彈的原料。
歷史
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在超聲速飛機(jī)和遠(yuǎn)程洲際客機(jī)上以氫作動(dòng)力燃料的研究已進(jìn)行多年。
在交通運(yùn)輸方面,美、德、法、日等汽車大國早已推出以氫作燃料的示范汽車,并進(jìn)行了幾十萬公里的道路運(yùn)行試驗(yàn)。其中美、德、法等國是采用氫化金屬貯氫,而日本則采用液氫。以氫作燃料的汽車在經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性三方面均有良好的前景。
前景與實(shí)用
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許多國家都在大力進(jìn)行氚氘熱核聚變自持反應(yīng)堆的研究開發(fā),并已取得了重要進(jìn)展。經(jīng)反應(yīng)堆中子輻照過的鋰鋁合金,用加速的氘核來轟擊氚靶可以通過這種核反應(yīng)產(chǎn)生12~20兆電子伏的單能中子,對(duì)核科學(xué)技術(shù)的研究非常有用。用氚靶制成的中子管(中子發(fā)生器)已有商品出售。
氚水(
超重水) 氚水是水的特別理想的
放射性示蹤劑,在地下水分布的測定、水庫滲漏的測定、河流、湖泊、泉水流動(dòng)的跟蹤、1954~1963年期間大氣層的氫彈試驗(yàn)、冰川運(yùn)動(dòng)的觀測以至水文學(xué)各方面的研究工作中應(yīng)用很廣。氚和
氚標(biāo)記化合物對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的研究,尤其是生物、
醫(yī)學(xué)、生化、
生命科學(xué)等的研究特別有用。
含氘量較低的水,稱為低氘水,它對(duì)維護(hù)人體健康、防治癌癥和心血管疾病等慢性病具有一定意義。俄羅斯醫(yī)學(xué)科學(xué)院癌癥科研所與
俄羅斯科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物問題研究所進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),長期飲用低氘水,可在一定程度上抑制動(dòng)物惡性
腫瘤的發(fā)展,并延長動(dòng)物的壽命。醫(yī)學(xué)專家在進(jìn)行大量的臨床研究后揭示了低氘水活化
人體細(xì)胞的分子機(jī)制。他們認(rèn)為,低氘水是生命的激活劑,能激活人體細(xì)胞及機(jī)能,改善新陳代謝。
[3]