Wasserstoff-Isotope: Eigenschaften, Verwendung und Anwendungen

Wasserstoff hat drei Isotope, genannt Wasserstoff oder Protium, schweres Wasserstoff oder Deuterium und Tritium. Die ersten beiden – Protium und Deuterium – treten in der Natur in nachweisbaren Mengen auf, aber das dritte Isotop, Tritium, ist eine instabile Spezies, die in Kernreaktionen produziert wird. Aufgrund der enormen Massendifferenzen zwischen den drei Isotopen unterscheiden sie sich bemerkenswert in ihren physikalischen Eigenschaften und Verwendungen. Die Verwendungen dieser Isotope werden unten erörtert.

Verwendung von gewöhnlichem Wasserstoff

• Gewöhnlicher Wasserstoff oder Protium wird als H dargestellt. Eine der Anwendungen von Wasserstoff ist die Hydrierung von Materialien, wie Stickstoff (zur Herstellung von Ammoniak), Kohlenmonoxid (zur Herstellung von Methanol und einer Vielzahl anderer nützlicher Produkte), Kohle (zur Erzeugung von synthetischem Benzin) und ungesättigten oder flüssigen Fetten in feste Fette (zur Verwendung als Nahrung oder zur Seifenherstellung).

Wasserstoff ist ein wirksames Reduktionsmittel zur Herstellung bestimmter Metalle wie Wolfram in reiner Form. Er wird bei der Erzeugung hoher Temperaturen mittels Oxywasserstoffflamme zum Schweißen verwendet. Wasserstoff ist ein gutes Auftriebsmittel zum Befüllen von Ballonen und Luftschiffen.

Verwendung von schwerem Wasserstoff

• Deuterium oder schwerer Wasserstoff wurde als Quelle von Deuteronen gefunden, die in der Lage sind, mehrere Kernumwandlungen durch die Bildung von Kernverbundkernen bei relativ niedrigen Energien einzuleiten.

Es wird bei der Herstellung der Wasserstoffbombe verwendet.

Schwerer Wasserstoff wurde bei der Herstellung von Deuteriumverbindungen verwendet, die viele Verwendungen haben. Deuterium wird als Moderator in Kernreaktoren verwendet, um die Geschwindigkeit schnell bewegter Neutronen zu verlangsamen.

Deuterium und seine Verbindungen werden als „Tracer“ im Studium des Mechanismus verschiedener chemischer und metabolischer Reaktionen verwendet, die im Körper stattfinden. Zum Beispiel hat man mit Hilfe von Deuterium gezeigt, dass Buttersäure (eine Komponente von Butter) niemals im Körper gespeichert wird und eine sofortige Energiequelle ist, die sofort verbraucht wird, während Stearinsäure (eine Komponente von Schmalz) nicht sofort verbraucht wird und daher nützlich ist, um umgekehrte Vorräte im Körper aufzubauen.

Verwendung von Tritium

• Tritium hat die Möglichkeit, als künstlicher radioaktiver Tracer in Chemie, Medizin und Biologie verwendet zu werden. Es wird in Kernfusionsreaktionen verwendet. Tritium ist eine Quelle von Tritonen, die in mehreren Kernumwandlungen verwendet werden. Tritium ist auch von potenzieller Verwendung im thermonuklearen Prozess. Tritiumhydrid, TH, ist eine sehr wichtige Verbindung von Tritium. TH wird bei der Herstellung einer Reihe organischer Verbindungen verwendet, die dieses radioaktive Isotop enthalten.