Verschil tussen Protium Deuterium en Tritium

Belangrijkste verschil - Protium versus Deuterium versus Tritium

Protium, Deuterium en Tritium zijn isotopen van het waterstofelement. Isotopen zijn verschillende vormen van hetzelfde element die van elkaar verschillen afhankelijk van het aantal neutronen dat ze in hun kernen hebben. Daarom hebben isotopen hetzelfde atoomnummer maar verschillende atoommassa's. Om deze reden hebben isotopen verschillende fysische eigenschappen, maar de chemische eigenschappen blijven hetzelfde, omdat het aantal elektronen dat in isotopen aanwezig is, gelijk is. Daarom delen Protium, Deuterium en Tritium enkele overeenkomsten en verschillen. Het belangrijkste verschil tussen Protium Deuterium en Tritium is dat Protium heeft geen neutronen in zijn kernen terwijl Deuterium uit één neutron bestaat en Tritium uit twee neutronen bestaat.

Key Areas Covered

1. Wat is Protium
      - Definitie, eigenschappen en overvloed
2. Wat is Deuterium
      - Definitie, eigenschappen en overvloed
3. Wat is Tritium
      - Definitie, eigenschappen en overvloed
4. Wat zijn de overeenkomsten tussen Protium Deuterium en Tritium
      - Overzicht van gemeenschappelijke functies
5. Wat is het verschil tussen Protium Deuterium en Tritium
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atomaire massa, Atoomnummer, Deuterium, Isotopen, Neutron, Protium, Tritium

Wat is Protium

Protium is een isotoop van waterstof dat is samengesteld uit één proton en één elektron. Het is de meest voorkomende vorm van waterstof. De abundantie van deze isotoop in de aardkorst is ongeveer 99,9%. Protium heeft geen neutronen in zijn kern. Het wordt beschouwd als de meest stabiele isotoop van waterstof. Daarom, als we normaal gesproken over waterstof praten, hebben we het over Protium.

Het atoomnummer van Protium is 1 vanwege de aanwezigheid van één proton. Het massagetal van Protium is ook 1 omdat er geen neutronen in de kern van Protium zijn. De atomaire massa van Protium is ongeveer 1,00794 amu. Het symbool voor Protium is ¹H. De elektronenconfiguratie van Protium is 1s¹.

Protium kan in de natuur worden gevonden als een diatomaire gasvorm of als waterstof in H₂O molecuul. De binding tussen twee atomen in het diatomische molecuul heeft een hogere bindingsdissociatie-enthalpie. Dit komt vooral omdat deze atomen heel klein zijn en ze hebben complete elektronenconfiguraties in de enige orbitale (s orbitaal) in hun diatomische molecuulvorm.

Figuur 1: Atoomstructuur van Protium

De bovenstaande afbeelding toont de atomaire structuur van Protium. Hier wordt het proton in het midden van het atoom (kern) getoond en wordt het elektron buiten de kern in blauwe kleur getoond.

Wat is Deuterium

Deuterium is een isotoop van waterstof dat is samengesteld uit één proton, één neutron en één elektron. De kern van Deuterium bestaat uit een proton en een neutron. Het symbool voor Deuterium wordt gegeven als ²H. Het atoomnummer van Deuterium is 1 en het massagetal is 2. De atoommassa kan gegeven worden als 2.014 amu. Dit is ook een stabiele isotoop van waterstof maar is minder overvloedig. De hoeveelheid Deuterium in de aardkorst is berekend als 0,015%. Het is niet radioactief omdat Deuterium stabiel is met één proton en één neutron in zijn kern.

Figuur 2: Atoomstructuur van Deuterium

Het voorkomen van Deuterium kan in de gasfase of in de vloeistoffase zijn. Deuterium bestaat als diatomische gassen zoals D₂ of HD (in combinatie met waterstof). Zo niet, dan kan Deuterium worden gevonden als zwaar water. Zwaar water is samengesteld uit D₂O moleculen. Meestal werkt Deuterium op dezelfde manier als Protium. Maar er zijn ook bepaalde verschillen. Vanwege de aanwezigheid van het neutron is de atoommassa van Deuterium evenveel als Protium. Daarom zijn de lengte van de binding en de energie van de binding verschillend van die van Protium. Bovendien zal ijs gemaakt van zwaar water in vloeibaar water zinken vanwege de hoge dichtheid (normaal ijs drijft op vloeibaar wateroppervlak).

Er zijn ook enkele toepassingen van Deuterium. Bij NMR-spectroscopie werden deuteriumverbindingen gebruikt als het oplosmiddel in plaats van verbindingen die uit waterstof zijn samengesteld. Vervolgens kunnen de pieken gegeven door waterstofatomen van de analyt worden onderscheiden door de atomen van het oplosmiddel.

Wat is Tritium

Tritium is een isotoop van waterstof die is samengesteld uit één proton, twee neutronen en één elektron. Het symbool voor Tritium is ³H. Het atoomnummer van Tritium is 1 en de atoommassa van Tritium is 3. De massa kan worden gegeven als 3,016 amu. Deze isotoop van waterstof is radioactief vanwege de aanwezigheid van een hoog aantal neutronen vergeleken met het aantal protonen.

Tritium ondergaat vaak bèta-verval. Dit levert Helim-3 op en het geeft een grote hoeveelheid energie af. De halfwaardetijd van Tritium is berekend als 12,32 jaar. De overvloed aan Tritium op de aardkorst is echter minder.

Figuur 3: Atoomstructuur van Tritium

De bovenstaande afbeelding toont de atomaire structuur van Tritium. Het massagetal van Tritium is 3 vanwege de aanwezigheid van twee neutronen (in rode kleur) en een proton (in blauwe kleur).

Overeenkomsten tussen Protium Deuterium en Tritium

• Protium, Deuterium en Tritium zijn isotopen van waterstof.
• Deze isotopen zijn samengesteld uit 1 proton per nucleus.
• Alle drie zijn samengesteld uit 1 elektron.

Figuur 4: Protium Deuterium Tritium

Verschil tussen Protium Deuterium en Tritium

Definitie

Protium: Protium is een isotoop van waterstof dat is samengesteld uit één proton en één elektron.

deuterium: Deuterium is een isotoop van waterstof dat is samengesteld uit één proton, één neutron en één elektron.

Tritium: Tritium is een isotoop van waterstof die is samengesteld uit één proton, twee neutronen en één elektron.

Overvloed

Protium: De overvloed aan Protium is ongeveer 99,9%.

deuterium: De overvloed aan Deuterium is ongeveer 0,015%.

Tritium: Tritium wordt gevonden in zeer kleine hoeveelheden.

Chemisch symbool

Protium: Het symbool voor Protium is ¹H.

deuterium: Het symbool voor Deuterium is ¹H.

Tritium: Het symbool voor Tritium is ¹H.

Massagetal

Protium: Het massagetal van Protium is 1.

deuterium: Het massagetal van Deuterium is 2.

Tritium: Het massagetal van Tritium is 3.

Atoom massa

Protium: De atomaire massa van Protium is 1,00794 amu.

deuterium: De atoommassa van Deuterium is 2.014 amu.

Tritium: De atoommassa van Tritium is 3.016 amu.

Radioactiviteit

Protium: Protium is niet radioactief.

deuterium: Deuterium is niet radioactief.

Tritium: Tritium is radioactief.

Conclusie

Protium, Deuterium en Tritium zijn drie isotopen van waterstof. Naast deze isotopen kunnen er ook enkele andere vormen van waterstof zijn. Maar ze zijn zeer onstabiel door de aanwezigheid van een hoog aantal neutronen. Het belangrijkste verschil tussen Protium Deuterium en Tritium is dat Protium geen neutronen in zijn kernen heeft, terwijl Deuterium uit één neutron bestaat en Tritium uit twee neutronen bestaat.

Referenties:

1. "Isotopen van waterstof - grenzeloos open leerboek." Grenzeloos. Grenzeloos, 20 september 2016. Web. Beschikbaar Hier. 2 aug. 2017. 
2. "Deuterium, Tritium en Protium - Drie waterstofisotopen." Eigenzinnige wetenschap. N.p., 25 maart 2017. Web. Beschikbaar Hier. 2 aug. 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Waterstof" door Mets501 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "H-2 atom" door ZYjacklin - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia
3. "Blausen 0528 Hydrogen-3 Tritium" door BruceBlaus - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. "204 Isotopes of Hydrogen-01" door OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions-website. 19 jun. 2013. (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia