氫的同位素

**主要的氫同位素**
標準原子質量 (Ar, 標準)	[1.00784, 1.00811][1]; 傳統: 1.008;
←n（0）	He（2）→

氢（原子量：1.00794(7)）共有7個已知同位素，其中有2個同位素是穩定的。它有三個天然的同位素，分別是氕、氘和氚（¹H、²H、³H），另外四個同位素都非常的不穩定（⁴H到⁷H），只有在實驗室製造出來過，半衰期都少于10^-21秒，並沒有在自然界中出現。氫也是唯一跟其同位素擁有不同名稱的元素。雖然其他的元素的同位素在以前也有不同的名稱，但是今天已經不再使用了。

氫的三種同位素：氕、氘、氚

氫-1（氕）

氕的原子含有一个质子和一个电子

氫原子，又稱氕（），是氫元素的原子，元素豐度達99.98% ，是構造最簡單的的原子。電中性的原子含有一個正價的質子與一個負價的電子，被庫侖定律束縛於原子核內。在大自然中，氫原子是豐度最高的同位素，稱為氫，氫-1 ，或氕。氫原子不含任何中子，別的氫同位素含有一個或多個中子。

氫-2（氘）

氘的原子含有一个质子、一个中子和一个电子

氘（）為氫的一種穩定形態同位素，也被稱為重氫，元素符號為D或²H。它的原子核由一顆質子和一顆中子組成。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一。

氫-3（氚）

氚的原子含有一个质子、两个中子和一个电子

氚（），亦稱超重氫，是氫的同位素之一，元素符號為T或³H。它的原子核由一顆質子和兩顆中子所組成，並帶有放射性，會發生β衰變成为氦－3，其半衰期為12.43年。

氫-4

氫-4不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和三個中子，半衰期為9.93696×10^-23秒。

氫-4.1

氫-4.1結構上類似氦，它包含了2個質子和2個中子，但因其中一個電子被緲子取代。由於緲子的軌道特殊，軌道非常接近原子核，而最內側的電子軌道與緲子的軌道相較之下在很外側，因此，該緲子可視為原子核的一部份，所以整個原子可視為:“原子核由1個緲子、2個質子和2個中子組成、外側只有一個電子”，因此可以視為一種氫的同位素，也是一種奇異原子。一個緲子重約0.1U，故名氫- 4.1(^4.1H)。氫-4.1原子可以與其他元素反應，其行為更像一個氫原子不是像惰性的氦原子[2]。

氫-5

氫-5是不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和四個中子，半衰期為8.01930×10^-23秒。

氫-6

氫-6是不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和五個中子，半衰期為3×10^-22秒。制备方法如下：

{\ce {3_1^3H -> _1^5H + _1^3H + _1^1H}}

{\ce {_1^5H + _1^3H -> _1^6H + _1^2H}}

{\ce {_1^6H -> _1^3H + 3_0^1n}}

氫-7

氫-7是不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和六個中子。它是由质子轰击氦-8同位素而成。在以上核反应中，氦-8的六個中子都給了那个質子，并变成2个质子。它的半衰期為2.3×10^-23秒。

{\ce {_1^1H + _2^8He -> _1^7H + 2_1^1H}}

圖表

符號	Z（p）		N（n）	同位素質量（u）	半衰期	衰變方式[3]	衰變產物[n 1]	原子核自旋	相對豐度（莫耳分率）[n 2]	相對豐度的變化量（莫耳分率）
¹H	1		0	7000100782503207000♠1.00782503207(10)	穩定[n 3][n 4]			¹⁄₂⁺	6999999885000000000♠0.999885(70)	6999999816000000000♠0.999816–6999999974000000000♠0.999974
2 H, 2 D[n 5]	1		1	7000201410177780000♠2.0141017778(4)	稳定			1⁺	6996115000000000000♠0.000115(70)[n 6]	6995259999999999999♠0.000026–6996184000000000000♠0.000184
3 H, 3 T[n 7]	1		2	7000301604927770000♠3.0160492777(25)	7008388789632000000♠12.32(2) y	β⁻	3 He	¹⁄₂⁺	痕量[n 8]或天然放射性
4 H	1		3	7000402780999999999♠4.02781(11)	6978139000000000000♠1.39(10)×10⁻²² s [6987737001184020000♠4.6(9) MeV]	n	3 H	2⁻
4.1 H	2 p	1 μ−	2 n	7000411603000000000♠4.11603(2181)#	>6994200000000000000♠2×10⁻⁶ s ?	μ	4 He, v_e, v_μ	0⁺#
5 H	1		4	7000503531000000000♠5.03531(11)	>6978910000000000000♠9.1×10⁻²² s ?	2n	3 H	(¹⁄₂⁺)
6 H	1		5	7000604494000000000♠6.04494(28)	6978290000000000000♠2.90(70)×10⁻²² s [6987256348237920000♠1.6(4) MeV]	3n	3 H	2⁻#
6 H	1		5	7000604494000000000♠6.04494(28)		4n	2 H	2⁻#
7 H	1		6	7000705275000000000♠7.05275(108)#	6977229999999999999♠2.3(6)×10⁻²³ s#	4n	3 H	¹⁄₂⁺#

備註：畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測，而用括號括起來的代表數據不確定性。

衰变链

${\begin{array}{rcl}\\{\ce {^{3}_{1}H}}&{\ce {->[12.32\ {\ce {y}}]}}&{\ce {{^{3}_{2}He}+e^{-}}}\\{\ce {^{4}_{1}H}}&{\ce {->[139\ {\ce {ys}}]}}&{\ce {{^{3}_{1}H}+{^{1}_{0}n}}}\\{\ce {^{5}_{1}H}}&{\ce {->[>\ 910\ {\ce {ys}}]}}&{\ce {{^{3}_{1}H}+{2_{0}^{1}n}}}\\{\ce {^{6}_{1}H}}&{\ce {->[290\ {\ce {ys}}]}}&{\ce {{^{3}_{1}H}+{3_{0}^{1}n}}}\\{\ce {^{6}_{1}H}}&{\ce {->[290\ {\ce {ys}}]}}&{\ce {{^{2}_{1}H}+{4_{0}^{1}n}}}\\{\ce {^{7}_{1}H}}&{\ce {->[23\ {\ce {ys}}]}}&{\ce {{^{3}_{1}H}+{4_{0}^{1}n}}}\\{}\end{array}}$

註釋

穩定的衰變產物以粗體表示
指的是在水中。
大於 7041208280159999999♠6.6×10³³ yr。參見質子衰變.
此核素和³He是唯一質子數量多於中子且穩定的核素
Produced during 太初核合成
Tank hydrogen has a 2
D abundance as low as 6995320000000000000♠3.2×10⁻⁵ (mole fraction).
Produced during Big Bang nucleosynthesis, but not primordial, as all such atoms have since decayed to ³He
Cosmogenic

參考資料

Meija, Juris; 等. . Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
Fleming, D. G.; Arseneau, D. J.; Sukhorukov, O.; Brewer, J. H.; Mielke, S. L.; Schatz, G. C.; Garrett, B. C.; Peterson, K. A.; Truhlar, D. G. . Science. 28 Jan 2011, 331 (6016): 448–450. PMID 21273484. doi:10.1126/science.1199421. （原始内容存档于2011-11-17）.
. [2015-09-07]. （原始内容存档于2017-02-19）.

外部链接

新闻：氢-7的发现页面存档备份，存于（英文）
关于氢-4和氢-5的文章页面存档备份，存于（英文）（需要登录阅读）

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[4] 穩定的衰變產物以粗體表示

[5] 指的是在水中。

[6] 大於 7041208280159999999♠6.6×10³³ yr。參見質子衰變.

[7] 此核素和³He是唯一質子數量多於中子且穩定的核素

[8] Produced during 太初核合成

[9] Tank hydrogen has a 2
D abundance as low as 6995320000000000000♠3.2×10⁻⁵ (mole fraction).

[10] Produced during Big Bang nucleosynthesis, but not primordial, as all such atoms have since decayed to ³He

[11] Cosmogenic

[CIAAW2013-1] Meija, Juris; 等. . Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] Fleming, D. G.; Arseneau, D. J.; Sukhorukov, O.; Brewer, J. H.; Mielke, S. L.; Schatz, G. C.; Garrett, B. C.; Peterson, K. A.; Truhlar, D. G. . Science. 28 Jan 2011, 331 (6016): 448–450. PMID 21273484. doi:10.1126/science.1199421. （原始内容存档于2011-11-17）.

[3] . [2015-09-07]. （原始内容存档于2017-02-19）.