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氢的同位素主要有三种,分别为氕(读piē)、氘(读dāo)、氚(读chuān),分别简写为H、D、T。
氕(piē)
氕为原子质量为1的普通的轻氢同位素,它是氢的主要成分。
氕通常称为氢,氕的原子序数为1,原子量为1.007947。天然丰度为99.985%,按原子百分数计,它是宇宙中最多的元素,在地球上的含量仅次于氧,它主要分布于水及各种碳氢化合物中。在常温下,它是无色无臭的气体。
氕是氢的主要稳定同位素,天然氢中氕占99.985%,因此,氕气适用于所有应用超纯氢的领域。氕不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电,采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。
氘(dāo)
氘为氢的一种稳定同位素,也被称为重氢。元素符号一般为D或2H,质量数2。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一,用于热核反应。聚变时放出β射线后形成质量数为3的氦。氘被称为“未来的天然燃料”。
氘在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体,是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%~0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但因质量大,反应速度小一些。氘于核能、可控核聚变反应、氘化光导纤维、氘润滑油、激光器、灯泡、实验研究、半导体材料韧化处理以及核医学,核农业等方面;另外在军事上,它也有一些重要的用途,比如制造氢弹,中子弹和DF激光武器。
氚(chuān)
氚为氢的放射性同位素,原子量为普通氢的三倍,半衰期12.5年,蜕变时放出β射线后形成质量数为三的氦。用中子轰击锂可产生氚。
氚元素符号T或者3H,也被称为"超重氢"。原子核中有一个质子和两个中子。并带有放射性,会发生β衰变,其半衰期为12.43年。由于氚的β衰变只会放出高速移动的电子,不会穿透人体,因此只有大量吸入氚才会对人体有害。在地球的自然界中,相比一般的氢气,氚的含量极少。氚的产生是当宇宙射线所带的高能量中子撞击氘核,其氘核与中子结合为氚核。氚与氘一样,都是制造氢弹的原料。自然界中存在极微,从核反应制得,主要用于热核反应。
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