Los tres isótopos del hidrógeno

¿Qué son los isótopos?

Imaginemos gemelos idénticos o trillizos idénticos: todos se ven iguales por fuera, pero cuando miramos más de cerca, notamos pequeñas diferencias físicas, como por ejemplo, sus huellas dactilares. Además, a medida que los conozcamos más individualmente, notaremos diferencias sutiles en sus preferencias y personalidades.

Comparemos estos gemelos y trillizos idénticos con los isótopos de un elemento. Al igual que los gemelos y los trillizos, podemos pensar en los isótopos como diferentes versiones de un elemento. Los isótopos son versiones diferentes del mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero diferente número de neutrones. Debido a que el número de neutrones es diferente, también tienen diferentes masas atómicas , el número total de protones y neutrones combinados.

Como ejemplo, echemos un vistazo a los isótopos de hidrógeno. El hidrógeno tiene tres isótopos: hidrógeno-1 (protio), hidrógeno-2 (deuterio) e hidrógeno-3 (tritio). En la siguiente ilustración, podemos ver subíndices y superíndices. Los superíndices 1, 2 y 3 escritos antes de H son las masas atómicas de los isótopos de hidrógeno y el subíndice 1 es el número atómico. Podemos ver aquí que los números atómicos (o número de protones) de los isótopos de hidrógeno son los mismos, pero sus neutrones y masas atómicas son diferentes.

Tres isótopos de hidrógeno

Anteriormente, hemos mostrado los tres isótopos del hidrógeno: protio, deuterio y tritio. El protio también se conoce como hidrógeno-1, el deuterio también se conoce como hidrógeno-2 y el tritio también se conoce como hidrógeno-3.

Comparemos en qué se diferencian estos átomos de hidrógeno en la siguiente tabla. Podemos ver que para los símbolos, los superíndices antes de H son la masa atómica y los subíndices son el número de protones o el número atómico. El protio también se llama hidrógeno-1. Lo mismo ocurre con los otros dos isótopos de hidrógeno.

Tres isótopos de hidrógeno

Los tres isótopos del hidrógeno se ilustran aquí:

Ilustración: Isótopos de hidrógeno

Además del número de neutrones y el número atómico, estos isótopos de hidrógeno también difieren en términos de su abundancia natural. Cuando decimos abundancia natural, para los isótopos, esto se refiere a la abundancia de ese isótopo que se encuentra en el planeta. Las abundancias naturales de los isótopos de hidrógeno se muestran en la siguiente tabla.

Isótopos de hidrógeno: abundancia natural

El protio (hidrógeno-1) tiene una masa atómica de 1,00782504 y es un isótopo estable. Tiene un protón y no tiene neutrones. El protio también se conoce como hidrógeno ordinario. En cuanto a su abundancia natural, es el más común de todos los isótopos de hidrógeno.

El deuterio (hidrógeno-2) es el segundo isótopo de hidrógeno más abundante y constituye del 0,0026 al 0,0184% del hidrógeno que se encuentra naturalmente en la Tierra. Su masa atómica es 2.01410178 y tiene un protón y un neutrón. Debido a que el núcleo del deuterio es dos veces más pesado que el del protio, el deuterio también se conoce como “hidrógeno pesado”. Esto fue descubierto en 1931 por un químico estadounidense llamado Harold C. Urey.

La principal diferencia entre el protio y el deuterio es que, mientras que el deuterio también puede reaccionar como el protio, el deuterio reacciona más lentamente que el protio. Por esa razón, el deuterio se usa como trazador cuando se investigan diferentes reacciones químicas. Cuando el deuterio sufre una fusión nuclear con tritio, libera una gran cantidad de energía a alta temperatura, por lo que esta fusión nuclear se ha utilizado para armas termonucleares. Más tarde, en lugar del deuterio y el tritio, se utiliza una sustancia más estable llamada deuteruro de litio (LiD) como combustible para las armas termonucleares.

El tritio (hidrógeno-3) tiene una masa atómica de 3,0160492 y consta de un protón y dos neutrones. Su núcleo es el triple de la masa del protio. Lo que distingue al tritio del protio y el deuterio es que es radiactivo , lo que significa que su núcleo es inestable, por lo que su núcleo se desintegra y emite radiación.

El tritio fue descubierto en 1934 por tres físicos: Ernest Rutherford, ML Oliphant y Paul Harteck. El tritio puede ser un gas, pero se presenta con mayor frecuencia en el agua en porcentajes muy pequeños que no son dañinos. Sin embargo, si ocurre en concentraciones más altas en el agua, puede resultar en un mayor riesgo de cáncer.

Resumen de la lección

¡Revisemos! Los isótopos de un elemento tienen el mismo número de protones y electrones pero diferente número de neutrones y diferentes masas atómicas. El hidrógeno, en particular, tiene tres isótopos: protio o hidrógeno-1, deuterio o hidrógeno-2 y tritio o hidrógeno-3.

El isótopo de hidrógeno más abundante de forma natural en la tierra es el protio, seguido del deuterio, mientras que el tritio solo tiene trazas y cantidades. El protio , también conocido como hidrógeno ordinario, es el isótopo más ligero de hidrógeno, seguido del deuterio , también conocido como hidrógeno pesado. El más pesado es el tritio . También es importante tener en cuenta que el tritio es el único isótopo radiactivo del hidrógeno, por lo que una alta exposición al tritio puede causar cáncer.

A continuación se muestra una tabla que muestra el resumen de la información sobre los tres isótopos de hidrógeno.

Tres isótopos de hidrógeno: protio, deuterio y tritio