氕氘氚是同素异形体还是同位素，化学中氕氘氚属于同素异形体吗（氢元素的同位素还能拿来做啥）

关于【氕氘氚是同素异形体还是同位素】，化学中氕氘氚属于同素异形体吗，今天小编给您分享一下，如果对您有所帮助别忘了关注本站哦。

• 内容导航：
• 1、氕氘氚是同素异形体还是同位素：除了核弹，氢元素的同位素还能拿来做啥？
• 2、氕氘氚是同素异形体还是同位素，化学中氕氘氚属于同素异形体吗

1、氕氘氚是同素异形体还是同位素：除了核弹，氢元素的同位素还能拿来做啥？

容易混淆的概念

在开始讨论之前，我们需要先厘清这样三个概念：元素、同位素、核素。

元素：

指的是一类物质，它是原子核内质子数相同的一类原子的总称，由于质子都带正电荷，所以相同元素的原子核都携带了相同数量的正电荷。

例如：氢元素的原子核中只有1个质子，氦元素有2个质子，碳元素有6个质子，而铀元素则有多达92个质子。

氢在元素周期表中的位置

同位素：

指的是某一类化学元素的变体，它们尽管质子数相同，但拥有的中子数量不同，因此总核子数不同。这些不同核子数的原子互为同位素。

例如：碳-12、碳-13和碳-14是碳元素的三种同位素；铀-235与铀-238互为同位素。

核素：

指具体的一种原子，它们原子核中的质子数相同，中子数也相同。

比如：我们今天讨论的氢元素，它原子核中只有一个质子；氢元素有三种自然同位素氕、氘和氚，它们的原子核中都只有一个质子，但中子数不同；氕、氘、氚互为同位素，它们各自都是核素。

氢元素的三种同位素

氢的同位素

氢的同位素不止三种，准确地说，氕、氘、氚是氢元素的三种自然同位素，我们可以在大自然中找到它们。

氢元素还有若干种人工合成的同位素，比如氢-4、氢-5、氢-6、氢-7等等，这些核素我们不能在自然状态下找到，它都是科学家们利用对撞机轰击原子核制造出来的，并且它们的寿命极其短暂，我们在接下来的章节会介绍。

科学家利用对撞机制造新的核素甚至新的元素

我们知道，氢是元素同期表中最轻的一类元素，因为它的原子核中只有一个质子。氢的原子序数为1，标准原子质量为1.008u。但是请注意：这里的氢主要指的是氢元素最主要的一种核素氕，由于氕在氢元素的所有同位素中丰度超过99.98％，因此我们通常直接把氕称为氢。氕的其它同位素尽管也只有一个质子，但它们有中子，所以原子量会各不相同，有的核素比如氢-7的原子质量甚至会超过锂。

氕（Protium）

氕是宇宙中最多的一种核素，它的原子核就是一个质子，所以我们将它写成¹H或氢-1。氕的英文名称为protium，但因为99.98％的氢元素都是protium，所以在大多数时候人们将其直接称为氢。氕的中文读[piē]，与“瞥”同音。

氕的放电（光谱）管

关于氢的众多物理化学性质，我们已经在之前的文章《元素的奥秘——氢》、《氢元素的奇怪形态》中做了详细介绍，在此就不再重复。本文将重点谈一谈氕的其它同位素。

氘（Deuterium）

氘与氕不同，它的原子核里除了有一个质子外，还有一个中子。它的原子量是2，所以我们将它写成²H、氢-2或重氢。氘的英文名称为deuterium，所以它也常常被简写为D。氘的中文读[dāo]，与“刀”同音。

氘的放电（光谱）管，可以看出它与氕的不同

氘在地球上的丰度约为所有氢元素数量的0.0026-0.0184％，可以想见它的含量极少。尽管如此，由于氢在地球上的总量很大，因此氘的总含量也是相当可观的。与氢类似，氘在地球表面通常也以氧化物的形态存在，海水中氘的数量大约为氢的0.02%，如果将海水中的氘全部提取出来，我们将能得到40万亿吨的氘，这是一个极其惊人的数字！

那么问题来了，我们要氘何用？

氘的作用大多与核有关，涉及到核能发电与核武器原料的生产。

核反应堆的堆芯浸没在一个巨大的重水池中

氘是重氢，氘与氧气结合后就是重水D₂O，重水无毒，但喝多了也不好。

与普通“轻水”不同的是，由于氘原子核中已经有了一个中子，它就不那么容易再吸收中子（还是会有吸收，我们后面会讲）。我们知道，现在核电站的反应堆都是核裂变反应堆，它利用的是铀衰变过程产生的热来推动蒸汽轮机发电。由于铀在衰变的过程中会释放中子，中子的能量如果过高，它一方面会造成难以控制的链式反应，同时还会跑出来产生放射性危害，所以我们需要将反应堆整个儿泡在水里，让水来吸收中子的能量，为中子减速。与普通的轻水相比，重水的减速效果更好，反应堆对放射性原料浓度和设备的要求也更低，尽管重水很贵，但由于在其它方面的成本降低，所以总的来说重水反应堆在商业上更划算。

红色的中子在重水中与更重的原子核碰撞，能量被削弱

从另一个角度，重水反应堆为某些机构获得武器级钚提供了更大的可能（具体原因我们将在介绍铀的文章中详细解释）。同时，尽管重水吸收中子的可能性较低，但一旦它吸收了中子就变成了氚，氚是制造核武器的重要原料之一。所以相比于轻水反应堆来说，重水反应堆有更大的核扩散风险。

在重水池中安装核燃料棒

氘本身是不错的核聚变原料。

我们在前面提到氘相对比较容易从海水中获取，并且地球海水中氘的总量达到40万亿吨，这是个极其庞大的数字。同时，科学家们知道在太阳核心P-P核聚变反应链中，氘占有非常重要的地位，如果我们能将地球上的氘用于核聚变发电，那将是一种取之不尽用之不竭的能源。

P-P聚变反应链，氘可与氕融合为氦-3（中间部分）

氚（Tritium）

氚在自然界的含量可以用“痕量”来形容，因为只有极高能量（必须具有大于4.0MeV的能量）的快中子与上层大气中的氮原子相互作用才可能产生氚。氚的原子核中有1个质子和2个中子，它的原子量为3，因此又称为氢-3，平时可用³H或英文字母T来表示。读字读半边，氚就念“川”。

由于原子核里中子的数量与质子的数量不相等，氚不稳定且有放射性。每隔4500天就有一半的氚会衰变为氦-3，在这个过程中，中子会衰变为质子，我们称氚的半衰期为12.32年，所以地球表面能找到的的氚是少之又少。

前面提到，重水反应堆里的氘在受到中子轰击后有可能吸收中子变成氚，事实上，世界上绝大多数的氚库存都是从核反应堆里得来的。核发电企业通过每年对反应堆重水进行加工，那些捕获了中子的重水变成超重水，我们可以从1000吨重水中分离出1千克的氚。

从重水中提取氚的效率不高，科学家还通过在反应堆周围敷设金属锂-6或含锂陶瓷（包括Li₂TiO₃和Li₄SiO₄），通过让高能量的中子轰击锂来获得氚。在核聚变实验装置中，科学家们也通过在托卡马克环的四周敷设含锂陶瓷瓦来吸收中子、制取氚。

托卡马克装置的内壁敷设锂陶瓷瓦来获取氚

为什么需要氚？

氚是制造氢弹的最主要原料，同时它也是生物化学工业中一种理想的放射性示踪剂。在未来的可控核聚变发电中，氚是一种清洁的聚变燃料。

氘与氚聚变生成氦-4，同时产生大量能量

氢的人造同位素

氢-4（⁴H）

氢-4的原子核含有1个质子和3个中子，它的原子量为4，原子质量为4.026u，因此表示为⁴H。科学家们用快速移动的氘核轰击氚，氚核从快速移动的氘核中捕获了一个中子，从而变为⁴H。氢-4极不稳定，它会通过向外发射1个中子衰变为氚，半衰期仅为1.39×10⁻²²秒。

氢-5（⁵H）

氢-5的原子核里有1个质子和4个中子，它的原子量为5。它是由两个氚核相互轰击形成的，在这个实验中，一个氚核从另一个中捕获两个中子，成为一个带有一个质子和四个中子的核。氢-5的半衰期为9.1×10⁻²²秒，在此过程中，它会通过向外发射2个中子衰变为氚。

氢-6（⁶H）的半衰期是2.9×10⁻²²秒，氢-7（⁷H）的半衰期更短，只有2.3×10⁻²³秒。它们都是利用对撞机获得的短命核素。

氢的人造同位素会在瞬间衰变

总结：

我们通过三篇文章对氢以及氢的同位素进行了详细的揭秘，相信你对它们已经有了初步了解。

氢是宇宙中分布最广泛的一种基础元素，它的原子核里只有一个质子，但通过核聚变，它可以生成宇宙中已发现的所有一百多种元素。

宇宙中氢离子云是恒星的摇篮，当氢聚集在一起成为恒星，它产生的光为我们带来能量。

氢几乎可以与所有元素结合，它与氧气的结合为我们带来了水，与碳的结合为我们带来了生命，从这个角度看，氢是真正的生命之源。

氢有非常丰富的形态，它的同位素氘和氚是非常好的核聚变原料。如果我们善加利用，核聚变发电可以产生无尽的能源，而如果我们将它制成氢弹，它也可以毁灭我们的家园。

2、氕氘氚是同素异形体还是同位素，化学中氕氘氚属于同素异形体吗

同位素（英语：Isotope）是某种特定化学元素之下的不同种类，同一种元素下的所有同位素都具有相同原子序数，质子数目相同，但中子数目却不同。这些同位素在化学元素周期表中占有同一个位置，因此得名。

例如：氢有三种同位素，P氕pie（Protium）、D氘dao（Deuterium又叫重氢）、T氚chuan（Tritium又叫超重氢）它们原子核中都有1个质子，但是它们的原子核中分别有0个中子、1个中子及2个中子，所以它们互为同位素。其中，氕的相对原子质量为1.007947，氘的相对原子质量为2.274246，氚的相对原子质量为3.023548，氘几乎比氕重一倍，而氚则几乎比氕重二倍；再比如碳有多种同位素，12C、13C和 14C（有放射性）等。

同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同数目的质子，但中子数目却不同。例如：氕、氘和氚，它们原子核中都有1个质子，但是它们的原子核中却分别有0个中子、1个中子及2个中子，所以它们互为同位素。

同位素具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学性质几乎相同（氕、氘和氚的性质有些微差异），但原子质量或质量数不同，从而其质谱性质、放射性转变和物理性质（例如在气态下的扩散本领）有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数（例如碳14，一般用14C来表示）。

在自然界中天然存在的同位素称为天然同位素，人工合成的同位素称为人造同位素。如果该同位素是有放射性的话，会被称为放射性同位素。每一种元素都有放射性同位素。有些放射性同位素是自然界中存在的，有些则是用核粒子，如质子、a粒子或中子轰击稳定的核而人为产生的。

历史

弗雷德里克·索迪借由衰变链分析，在1912年证实同位素存在。

约瑟夫·汤姆孙在1913年首次发现稳定元素同位素的证据。弗朗西斯·阿斯顿通过实验，证明了氖的两种同位素的存在。

基本性质

同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子量或质量数不同，从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数（质子数 中子数），左下角注明质子数。 例如碳14，一般用14C而不用C-14。

自然界中许多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。

同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同（如：化学反应和离子的形成），物理性质有差异[主要表现在质量上（如：熔点和沸点）]。自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。

同位素是指具有相同核电荷但不同原子质量的原子（核素）。在19世纪末先发现了放射性同位素，随后又发现了天然存在的稳定同位素，并测定了同位素的丰度。大多数天然元素都存在几种稳定的同位素。同种元素的各种同位素质量不同，但化学性质几乎相同。

自19世纪末发现了放射性以后，到20世纪初，人们发现的放射性元素已有30多种，而且证明，有些放射性元素虽然放射性显著不同，但化学性质却完全一样。

研究

1910年英国化学家 弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy，1877年9月2日－1956年9月22日）提出了一个假说，化学元素存在着相对原子质量和放射性不同而其他物理化学性质相同的变种，这些变种应处于周期表的同一位置上，称做同位素。不久，就从不同放射性元素（铀和钍等）得到一种铅的相对原子质量是206.08，另一种则是208。1897年英国物理学家J.J.汤姆逊(约瑟夫.约翰.汤姆逊)发现了电子，1912年他改进了测电子的仪器，利用磁场作用，制成了一种磁分离器（质谱仪的前身）。当他用氖气进行测定时，无论氖怎样提纯，在屏上得到的却是两条抛物线，一条代表质量为20的氖，另一条则代表质量为22的氖。这就是第一次发现的稳定同位素，即无放射性的同位素。当F.W.阿斯顿制成第一台质谱仪后，进一步证明，氖确实具有原子质量不同的两种同位素，并从其他70多种元素中发现了200多种同位素。

到目前为止，已发现的元素有109种，只有20种元素未发现稳定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。大多数的天然元素都是由几种同位素组成的混合物，稳定同位素约有300多种，而放射性同位素竟达约2800种以上。

1932年提出原子核的中子——质子理论以后，才进一步弄清，同位素就是一种元素存在着质子数相同而中子数不同的几种原子。由于质子数相同，所以它们的核电荷和核外电子数都是相同的（质子数=核电荷数=核外电子数），并具有相同电子层结构。因此，同位素的化学性质是相同的，但由于它们的中子数不同，这就造成了各原子质量会有所不同，涉及原子核的某些物理性质（如放射性等），也有所不同。一般来说，质子数为偶数的元素，可有较多的稳定同位素，而且通常不少于3个，而质子数为奇数的元素，一般只有一个稳定核素，其稳定同位素从不会多于两个，这是由核子的结合能所决定的。

-------------

分割线

现在我来讲一点进阶的知识吧。

一大堆质子和中子凑在一起构成了原子核（最简单氢元素的同位素的氕是只有一个质子而不包含中子的）。质子都带正电荷 1，中子是电中性也就是电荷为零，而想要克服两个相同点和的排斥力能强行把两个质子束缚在原子核内就需要很大的能量，这比电磁力要大得多。科学家们因此知道了还有一种更强大的力量没有被发现，这就是四大基本力学中的强相互作用力，其携带粒子为胶子，顾名思义，能把质子中子等粘合在一起，作用范围只在原子核范围内。强相互作用力（四大原力之首）大概是电磁力（排老二）的100倍。

但这和同位素有啥关系呢？

当然了，因为强相互作用力也有极限的，简单理解就是，当强力hold不住那么多核内粒子的时候就会损失中子，所以在强力极限允许的范围内才会有稳定的同位素，实验室里面人工合成但瞬间又衰变的同位素就是因为原子核实在hold不住这么多核内粒子了。这里面其实还有弱相互作用力的作用，若相互作用会让质子和中子衰变并放出高能粒子，这也是产生放射性的原因。原子核内部是强力、电磁力、弱力都互相抗衡和牵制的的场所，充满了神奇，当然引力也有参与，夸克是目前已知的唯一一个可以同时参与四种相互作用的基本粒子，会有夸克禁闭，渐近自由，色荷转变，电荷抵消等等一系列有意思的现象，当然这是另外一个比较有意思的话题了，以后会展开讨论。

另外还要感叹一下，最让我觉得厉害的是元素周期表里面氕氘氚的翻译，三个笔画对应三个同位素特别形象，而且还兼顾了发音，偏旁部首也是气字对应。所以就顺便查了一下资料，才发现历史原来这么有趣，天才不应被忘记。

元素周期表中的汉字，许多是清代化学家徐寿（1818——1884）确定下来的。但“确定”不等于造字。徐寿确实造了一批字，比如氢、钙等字。可是，他用的大部分的字，其实是来自于中国古代就有的一些金字旁、火字旁的生僻字（很多是朱元璋为了给儿孙们起名字而硬造出来的），徐寿不过是“废物利用”而已。

好了，今天就说到这里，喜欢的点个赞哦

这就是关于《氕氘氚是同素异形体还是同位素，化学中氕氘氚属于同素异形体吗（氢元素的同位素还能拿来做啥）》的所有内容，希望对您能有所帮助！

本文链接：https://bk.89qw.com/a-852576