Visa källa för Väteisotoper

[[Fil:Protium deuterium tritium.jpg|miniatyr|360px|De tre mest stabila väteisotoperna: [[protium]] (''[[Masstal|A]]''&nbsp;=&nbsp;1), [[deuterium]] (''A''&nbsp;=&nbsp;2) och [[tritium]] (''A''&nbsp;=&nbsp;3).]]

'''Väteisotoper''' är isotoper av grundämnet [[väte]] (H), det vill säga atomer och kärnor med 1 proton och olika antal neutroner.

== Isotoper ==
Väte har för närvarande 7 kända [[isotop]]er, varav 2 är stabila och 5 är instabila. Tre isotoper är naturligt förekommande, nämligen [[Protium|<sup>1</sup>H]], [[Deuterium|<sup>2</sup>H]] och [[Tritium|<sup>3</sup>H]]. De två första är stabila, medan den tredje har en halveringstid på 12,33 år. Alla tyngre isotoper ([[Väte-4|<sup>4</sup>H]], [[Väte-5|<sup>5</sup>H]], [[Väte-6|<sup>6</sup>H]] och [[Väte-7|<sup>7</sup>H]]) är syntetiska och har en halveringstid på mindre än en [[zeptosekund]]. Av dessa är <sup>5</sup>H mest stabil, medan <sup>7</sup>H är minst stabil.<ref>{{tidskriftsref
 |författare=Y. B. Gurov, et al.
 |år=2004
 |rubrik=Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei
 |tidskrift=[[Physics of Atomic Nuclei]]
 |volym=68
 |nummer=3
 |sid=491–497
 |bibcode=2005PAN....68..491G
 |doi=10.1134/1.1891200}}</ref><ref name="Korsheninnikov">
{{tidskriftsref
 |författare=A. A. Korsheninnikov, et al.
 |år=2003
 |rubrik=Experimental Evidence for the Existence of <sup>7</sup>H and for a Specific Structure of <sup>8</sup>He
 |tidskrift=[[Physical Review Letters]]
 |volym=90
 |nummer=8
 |sid=082501
 |bibcode=2003PhRvL..90h2501K
 |doi=10.1103/PhysRevLett.90.082501}}</ref> <sup>2</sup>H bildades under [[primordial nukleosyntes]] och <sup>3</sup>H bildas under inverkan av [[kosmisk strålning]] på <sup>2</sup>H i de övre skikten av atmosfären.

Förutom <sup>1</sup>H är [[Helium-3|<sup>3</sup>He]] den enda stabila [[nuklid]]en med fler [[proton]]er än [[neutron]]er. 

Väte är det enda grundämnet som har isotoper med olika namn som är i allmänt bruk idag. <sup>1</sup>H brukar kallas för protium, <sup>2</sup>H för deuterium och <sup>3</sup>H för tritium. Symbolerna P, D och T används ibland istället för <sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H respektive <sup>3</sup>H. [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]] avråder från användning av de alternativa namnen (och symbolerna) – även om de är vanliga – eftersom det kan orsaka problem i alfabetisk sortering av [[Kemisk formel|kemiska formler]]. Ibland kallas [[Diproton|<sup>2</sup>He]] för diproton, men det är betydligt ovanligare. Under de tidiga studierna av radioaktivitet gavs även några tunga radioaktiva isotoper [[Kemiskt tecken#Tecken för namngivna isotoper|namn]], men dessa används sällan idag.

=== Väte-1 (protium) ===
[[Fil:Hydrogen.svg|miniatyr|Protium, den vanligaste väteisotopen, består av en proton och en [[elektron]]. Unikt bland alla stabila isotoper, saknar den neutroner – se vidare [[diproton]] för en diskussion om varför andra inte existerar.]]
{{Huvudartikel|Protium}}
'''<sup>1</sup>H''' eller ''protium'' (P) är den vanligaste väteisotopen med en relativ fraktion på 99,9885 % av alla vätekärnor. Dess isotopmassa är 1,00782503207(10) [[Atommassa|u]]. Protonen har aldrig observerats sönderfalla, och <sup>1</sup>H anses därför vara en stabil isotop. Några partikelfysikteorier förutspår att [[protonsönderfall]] kan förekomma med en halveringstid på i storleksordningen 10<sup>36</sup> år. Om denna förutsägelse visar sig vara sann, innebär det att protium (och faktiskt alla kärnor som nu anses vara stabila) enbart är observationellt stabila. Till dags dato har dock försök visat att om protonsönderfall sker måste halveringstiden vara större än 6,6 × 10<sup>33</sup> år.

=== Väte-2 (deuterium) ===
[[Fil:H-2 atom.png|miniatyr|vänster|250px|En deuteriumatom innehåller en proton, en neutron och en elektron.]]
{{Huvudartikel|Deuterium}}
'''<sup>2</sup>H''' eller ''deuterium'' (D) är den andra stabila väteisotopen, och innehåller en proton och en neutron i sin kärna. Dess isotopmassa är 2,0141017778(4) [[Atommassa|u]]. Kärnan i deuterium kallas för [[deuteron]]. I prover tagna på jorden utgör deuterium 0,0026–0,0184&nbsp;% (26–184&nbsp;ppm) av antalet väteatomer – det lägre antalet tenderar att finnas i vätgas och det högre (0,015 % eller 150 ppm) i havsvatten. Deuteriumkoncentrationen på jorden är högre än den ursprungliga koncentrationen i Big Bang och yttre solsystemet (cirka 27 ppm, atomfraktion) och koncentrationen i äldre delar av Vintergatan (cirka 23 ppm). Den högre koncentration av deuterium i det inre solsystemet beror förmodligen på att deuteriumgas och föreningar med deuterium är mindre flyktiga så att deuterium anrikats i kometer och planeter som under miljarder år utsatts för värme från solen.

Deuterium är inte radioaktivt och utgör inte någon betydande risk med avseende på [[toxicitet]]. Vatten som anrikats på molekyler som innehåller deuterium i stället för protium kallas för [[tungt vatten]]. Deuterium och dess föreningar används som en icke-radioaktiv märkning i kemiska experiment och i  lösningsmedel för <sup>1</sup>H-NMR-spektroskopi. Tungt vatten används som [[moderator (fysik)|neutronmoderator]] (och kylmedel) för [[kärnreaktor]]er. Deuterium är också ett potentiellt bränsle för kommersiell kärnfusion.

=== Väte-3 (tritium) ===
[[Fil:H-3 atom.png|miniatyr|250px|En tritiumatom innehåller en proton, två neutroner och en elektron.]]
{{Huvudartikel|Tritium}}
'''<sup>3</sup>H''' eller ''tritium'' (T) innehåller en proton och två neutroner i sin kärna. Det är radioaktivt, och sönderfaller till <sup>3</sup>He genom [[Beta-minus-sönderfall|β<sup>−</sup>-sönderfall]] med en halveringstid på 12,33 år.<ref name="Miessler">
{{Bokref|författare=G. L. Miessler, D. A. Tarr
 |år=2004
 |titel=Inorganic Chemistry
 |sid=
 |upplaga=3rd
 |utgivare=[[Pearson Prentice Hall]]
 |isbn=978-0-13-035471-6
}}</ref> Små mängder tritium förekommer naturligt på grund av interaktion mellan kosmisk strålning och atmosfäriska gaser. Tritium har också skapats under kärnvapenprov. Det används i termonukleära fusionsvapen, som spårämne i [[isotopgeokemi]], och i [[Tritiumljuskälla|självdrivna belysningsanordningar]].

Den vanligaste metoden för framställning av tritium är genom att bombardera en naturlig isotop av litium, [[Litium-6|<sup>6</sup>Li]], med neutroner i en kärnreaktor.

Tritium användes förut rutinmässigt i kemiska och biologiska märkningsexperiment som en radiomärkning, men det har blivit mindre vanligt på senare tid. DT-[[kärnfusion]] använder tritium som huvudreaktant, tillsammans med deuterium, som befriar energi genom viktförlusten som uppstår när de två kärnorna kolliderar och fusion vid höga temperaturer.

=== Väte-4 ===
{{Huvudartikel|Väte-4}}
'''<sup>4</sup>H''' innehåller en proton och tre neutroner i sin kärna. Det är en mycket [[Instabil isotop|instabil]] väteisotop. Det har syntetiserats i laboratorium genom att bombardera tritium med snabbrörliga deuteriumkärnor.<ref name="Ter-Akopian">
{{tidskriftsref
 |författare=G. M. Ter-Akopian, et al.
 |år=2002
 |rubrik=Hydrogen-4 and Hydrogen-5 from t+t and t+d transfer reactions studied with a 57.5-MeV triton beam
 |tidskrift=[[AIP Conference Proceedings]]
 |volym=610
 |sid=920
 |doi=10.1063/1.1470062}}</ref> I detta experiment, fångade tritiumkärnan in en neutron från den snabbrörliga deuteriumkärnan. Närvaron av <sup>4</sup>H härleddes genom att detektera de emitterade protonerna. Dess atommassa är 4,02781 ± 0,00011 [[Atommassenhet|u]].<ref>
{{webbref
 |datum= 
 |titel=The 2003 Atomic Mass Evaluation 
 |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/web/masseval.html 
 |verk= 
 |utgivare=[[Atomic Mass Data Center]] 
 |hämtdatum=2008-11-15 
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20080916155656/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/web/masseval.html 
 |arkivdatum=2008-09-16 
}}</ref> Det sönderfaller genom [[neutronemission]] till <sup>3</sup>H (tritium) med en halveringstid på cirka 139 [[yoktosekund]]er.<ref name=nubase2003>{{tidskriftsref
 |författare=G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon
 |år=2003
 |rubrik=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties
 |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf
 |tidskrift=[[Nuclear Physics A]]
 |volym=729
 |nummer=
 |sid=3–128
 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
 |bibcode=2003NuPhA.729....3A
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20080923135135/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf
 |arkivdatum=2008-09-23 }}</ref>

I den satiriska romanen ''[[The Mouse That Roared]]'' (1955), gavs namnet ''kvadium'' ({{Lang-en|quadium}}) till <sup>4</sup>H.

=== Väte-5 ===
{{Huvudartikel|Väte-5}}
'''<sup>5</sup>H''' innehåller en proton och fyra neutroner i sin kärna. Det är en mycket instabil väteisotop. Det har syntetiserats i laboratorium genom att bombardera tritium med snabbrörliga tritiumkärnor.<ref name="Ter-Akopian"/><ref>
{{tidskriftsref
 |författare=A. A. Korsheninnikov, et al.
 |år=2001
 |rubrik=Superheavy Hydrogen <sup>5</sup>H
 |tidskrift=[[Physical Review Letters]]
 |volym=87
 |nummer=9
 |sid=92501
 |bibcode=2001PhRvL..87i2501K
 |doi=10.1103/PhysRevLett.87.092501 }}</ref> I detta experiment, fångade tritiumkärnan in två neutroner från den snabbrörliga andra tritiumkärnan. Den resterande protonen detekteras, och förekomsten av <sup>5</sup>H kan genom detta härledas. Det sönderfaller genom [[dubbel neutronemission]] till <sup>3</sup>H (tritium) med en halveringstid på cirka 910 yoktosekunder.<ref name=nubase2003 />

=== Väte-6 ===
{{Huvudartikel|Väte-6}}
'''<sup>6</sup>H''' sönderfaller antingen genom trippel neutronemission till tritium eller kvadrippel neutronemission till deuterium med en halveringstid på cirka 290 yoktosekunder.<ref name=nubase2003 />

=== Väte-7 ===
{{Huvudartikel|Väte-7}}
'''<sup>7</sup>H''' innehåller en proton och sex neutroner i sin kärna. Det syntetiserades först 2003 av en grupp ryska, japanska och franska forskare vid [[RIKEN]] genom att bombardera väte med [[Helium-8|<sup>8</sup>He]]-atomer. I den resulterande reaktionen donerades alla sex av <sup>8</sup>He:s neutroner till vätekärnan. De två återstående protoner detekterades av RIKEN-teleskopet, en anordning som består av flera skikt av sensorer, placerad bakom RI Beam-cyklotronen.<ref name="Korsheninnikov"/> <sup>7</sup>H har en halveringstid på 23 yoktosekunder.

== Tabell ==
{{Isotopdata/1|visa=tabell}}
;Anmärkningar
* Stabila isotoper anges i '''fetstil'''.
* Värden markerade med # härrör inte enbart från experimentella data, men åtminstone delvis från systematiska trender.
* [[Osäkerhet]]er anges i kort form i parentes efter värdet. Osäkerhetsvärden anger en standardavvikelse, utom isotopsammansättningen och standardatommassa från IUPAC, som använder expanderade osäkerhet.
* Nuklidmassor är givna av [[International Union of Pure and Applied Physics|IUPAP]] Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO).
* Isotopförekomster är givna av [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]] Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.

== Sönderfallskedjor ==
Majoriteten av de tunga väteisotoperna sönderfaller direkt till <sup>3</sup>H (tritium), som sedan sönderfaller till den stabila isotopen <sup>3</sup>He. Men <sup>6</sup>H har emellanåt observerats sönderfalla direkt till en stabil <sup>2</sup>H (deuterium).

:<math>\mathrm{{}^{3}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{12.32 a}}\ \mathrm{{}^{3}_{2}He} + \mathrm{e{}^{-}_{}} </math>
:<math>\mathrm{{}^{4}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{139 ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} </math>
:<math>\mathrm{{}^{5}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{>910 ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{2{}^{1}_{0}n} </math>
:<math>\mathrm{{}^{6}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{290 ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{3{}^{1}_{0}n} </math>
:<math>\mathrm{{}^{6}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{290 ys}}\ \mathrm{{}^{2}_{1}H} + \mathrm{4{}^{1}_{0}n} </math>
:<math>\mathrm{{}^{7}_{1}H}\ \xrightarrow{\ \mathrm{23 ys}}\ \mathrm{{}^{3}_{1}H} + \mathrm{4{}^{1}_{0}n} </math>

Observera att sönderfallstiderna är angivna i yoktosekunder för alla isotoper utom <sup>3</sup>H, som uttrycks i år.

== Se även ==
* [[Väteatom]]
* [[Tungt vatten]]

== Källor ==
<references/>
----
{{Isotopdata/Källor}}

== Vidare läsning ==
* {{webbref|författare=B. Dumé
 |datum=7 March 2003
 |titel=Hydrogen-7 makes its debut
 |url=http://physicsworld.com/cws/article/news/2003/mar/07/hydrogen-7-makes-its-debut
 |verk=[[Physics World]]
}}

== Externa länkar ==
* {{Commonscat|Isotopes of hydrogen}}

{{Periodiska systemet (isotoper)}}

[[Kategori:Väteisotoper| ]]
[[Kategori:Väte|Isotoper]]
[[Kategori:Isotoper efter grundämne]]