Сколько на земле водородов?

Получить Нобелевскую премию – высшая награда для ученого. Ученых в мире великое множество, но лишь немногим более ста удостоились этой чести. За самые выдающиеся из выдающихся открытий.

В почетный список попали в 1932 году Мэрфи, Юри и Брикведе.

Раньше думали, что на Земле существует только один водород. С атомным весом единица. Мэрфи и его коллеги обнаружили вдвое более тяжелого собрата водорода. Изотоп с атомным весом 2.

Изотопами называются такие разновидности атомов, у которых одинаковый заряд, но разные атомные веса. Или по‑другому: в ядрах атомов изотопов содержится равное число протонов, но разное – нейтронов. Все химические элементы имеют изотопы: некоторые существуют в природе, некоторые получены искусственно с помощью ядерных реакций.

Изотоп водорода, ядро которого – голый протон, называется протий, и обозначают его так: ¹Н. И это единственный пример атомного ядра, вообще не содержащего нейтронов (вот еще одна уникальная особенность водорода!).

 

 

Добавляем мы к этому протону‑одиночке нейтрон, и перед нами ядро тяжелого изотопа водорода – дейтерия (²H, или D). Протия в природе не в пример больше, чем дейтерия, – свыше 99 процентов.

Но оказывается, существует и третья разновидность водорода (имеющая два нейтрона в ядре) – тритий (³Н, или Т). Он непрерывно рождается в атмосфере под действием космических лучей. Рождается, чтобы сравнительно быстро исчезнуть. Он радиоактивен и, распадаясь, превращается в изотоп гелия (гелий‑3). Трития крайне мало: во всей земной атмосфере лишь 6 граммов. На 10 кубических сантиметров воздуха приходится один атом трития. А совсем недавно ученым удалось искусственно получить еще более тяжелые изотопы водорода – ⁴Н и ⁵Н. Они‑то уж совсем неустойчивы.

То, что у водорода есть изотопы, не выделяет его среди химических элементов. Выделяет другое: изотопы водорода довольно заметно разнятся по свойствам, прежде всего по физическим. Изотопы других элементов почти совершенно неразличимы.

У каждой разновидности водорода свое лицо. И, вступая в химические реакции, они ведут себя по‑разному. Протий, например, активнее дейтерия. Изучая поведение изотопов водорода, ученые открыли совершенно новую область науки – химию изотопов. Ведь привычная нам химия имеет дело с элементами в целом, с совокупностью изотопов. А химия изотопов занимается отдельными изотопами. Она помогает исследователям постигать самые тонкие детали различных химических процессов.