Водород — элемент, кажущийся на первый взгляд простым и обыденным. Однако, если заглянуть глубже, можно обнаружить, что он представлен множеством удивительных форм. В отличие от кислорода (кислород, озон) или углерода (графит, алмаз, графен, фуллерен), у водорода нет аллотропных модификаций, но его разнообразие все же поражает.
"Изотопы водорода" — это секрет его многообразия. Протий, дейтерий и тритий — три его природных изотопа, каждый со своим уникальным соотношением протонов и нейтронов. Протий — самый распространенный из них, в то время как тритий — настоящая редкость.
Протий состоит из 1 протона и 1 электрона на его орбите. Обозначается символом Н. Атомный вес всего 1. Обычно когда люди говорят о водороде подразумевают именно его. Во вселенной его больше всего. Молекулы водорода Н2 состоящие из протия самые легкие.
Дейтерий или тяжелый водород, уже состоит из 1 протона и 1 нейтрона и 1 электрона. Его намного меньше в природе встречается где-то 1 на 5000 атомов обычного водорода. Общепринятое обозначение D. Атомный вес 2. Самым известным соединением на его основе тяжёлая вода, используется в ядерных реакторах как теплоноситель и замедлитель нейтронов.
Тритий или сверх тяжёлый водород, состоит из 1 протона 2 нейтронов и 1 электрона. Обозначается символом Т. Атомный вес 3. Встречается крайне редко в природе присутствует в следовых количествах. В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов. Считается перспективным термоядерным топливом.
Если перемешать в молекуле водорода все изотопы то получатся целых 6 вариаций молекул с разными массами. Получатся Н2, НD, D2, DT, HT, T2. У всех этих молекул разные температуры замерзания и кипения.
Но это еще не все!
Также существуют спиновые изомеры Н2, D2 и Т2.
Орто-водород (когда спины направлены в одну сторону) и пара-водород (когда спины в молекуле направлены в разные стороны), эти модификации обладают различными физическими свойствами, такими как теплоемкость и температура кипения, и могут превращаться друг в друга при разных температурах.
И того, у простого на первый взгляд водорода, существует 9 различных форм.