Кіріспе
Сутегінің әртүрлі нейтрон саны бар. Сутегінің (1H) үш табиғи изотопы бар, кейде сутегі-1, сутегі-2 және сутегі-3 деп белгіленеді. Сутегі-1 және сутегі-2 тұрақты, ал сутегі-3-тің жартылай ыдырау периоды 12,32 жылды құрайды. Одан да ауыр изотоптар да бар, олардың барлығы синтезделген және жартылай ыдырау периоды бір зептосекундтан (10−21 с) кем. Олардың ішінде сутегі-5 ең тұрақсыз, ал сутегі-7 ең тұрақты. Сутек – изотоптары әртүрлі атаулармен белгіленетін жалғыз элемент. Сутегі-2 (немесе сутек-2) изотопы дейтерий, ал сутегі-3 (немесе сутек-3) изотопы тритий деп аталады. Дейтерий мен тритийді белгілеу үшін кейде D және T символдары қолданылады. IUPAC D және T символдарына келіседі, бірақ химиялық формулаларды әліпбилік ретпен сұрыптағанда болатын шатасуды болдырмау үшін стандартты изотоптық символдарды (сутек-2 және сутек-3) пайдалануды ұсынады. Нейтроны жоқ сутегі-1 изотопын нақтырақ айту үшін протий деп атауға болады. (Радиоактивтілікті алғаш зерттеген кезде басқа ауыр радиоактивті изотоптарға да атаулар берілген, бірақ қазір мұндай атаулар көбінесе қолданылмайды.)
Hydrogen (1H) has three naturally occurring isotopes, sometimes denoted Hydrogen 1, Hydrogen 2, and Hydrogen 3. Hydrogen 1 and Hydrogen 2 are stable, while Hydrogen 3 has a half life of 12.32 years. Heavier isotopes also exist, all of which are synthetic and have a half life of less than one zeptosecond (10−21 s). Of these, Hydrogen 5 is the least stable, while Hydrogen 7 is the most. Hydrogen is the only element whose isotopes have different names that remain in common use today: the Hydrogen 2 (or hydrogen 2) isotope is deuterium and the Hydrogen 3 (or hydrogen 3) isotope is tritium. The symbols D and T are sometimes used for deuterium and tritium. The IUPAC accepts the D and T symbols, but recommends using standard isotopic symbols (Hydrogen 2 and Hydrogen 3) instead to avoid confusion in the alphabetic sorting of chemical formulas. The isotope Hydrogen 1, with no neutrons, may be called protium to disambiguate. (During the early study of radioactivity, some other heavy radioactive isotopes were given names, but such names are rarely used today.)
Сутек-2 (деутерий)
Сутек-2 (атомдық массасы 2.014101777844), сутектің тағы бір тұрақты изотопы, дейтерий деп аталады және оның ядросында бір протон мен бір нейтрон бар. Дейтерий ядросы деутерон деп аталады. Дейтерий Жердегі сутек үлгілерінің 0,0026–0,0184% (26 ppm немесе 184 ppm; саны бойынша, масса бойынша емес) құрайды, төменгі көрсеткіш сутек газының үлгілерінде кездеседі, ал жоғары толықтыру (0,015% немесе 150 ppm) мұхит суына тән. Жердегі дейтерийдің концентрациясы Үлкен жарылыс пен сыртқы Күн жүйесіндегі бастапқы концентрациясына (атомдық үлесі бойынша шамамен 27 ppm) және Галактиканың ескі бөліктеріндегі концентрациясына (шамамен 0,0023%, немесе 23 ppm) қарағанда жоғары. Күн жүйесінің ішкі бөлігінде дейтерийдің концентрациясының айырмашылығы, дейтерий газы мен қосылыстарының аз ұшқыштығына байланысты, миллиардтаған жылдар бойы Күн жүйесінің эволюциясы кезінде Күннен қатты жылу алған кометалар мен планеталарда дейтерийдің үлесін арттырады. Дейтерий радиоактивті емес және айтарлықтай уыттану қаупін тудырмайды. Протийдің орнына дейтерийді қамтитын молекулалармен байытылған су ауыр су деп аталады. Дейтерий және оның қосылыстары химиялық тәжірибелерде және сутек-1 ядролық магниттік резонанс спектроскопиясы үшін еріткіштерде радиоактивті емес маркер ретінде қолданылады. Ауыр су ядролық реакторларда нейтрондық баяулатушы және салқындатқыш ретінде қолданылады. Дейтерий коммерциялық ядролық синтез үшін де мүмкін отын болып табылады.
Сутек-3 (тритий)
Сутек-3 (атомдық массасы 3.016049281320) тритий деп аталады және оның ядросында бір протон мен екі нейтрон болады. Ол радиоактивті, β−- ыдырау арқылы гелий-3-ке ыдырайды, жартылай ыдырау периоды 12,32 жылды құрайды. DТ ядролық синтезде тритий, деутериймен қатар, негізгі реагент ретінде қолданылады, екі ядроның жоғары температурада соқтығысып бірігуі кезінде массаның жоғалуы нәтижесінде энергия бөлінеді.
Сутек-4
Сутек-4 (атомдық массасы 4.02643) ядросында бір протон және үш нейтрон бар. Бұл сутектің өте тұрақсыз изотопы. Ол лабораторияда тритийді жылдам қозғалатын дейтерий ядроларымен бомбалау арқылы синтезделген. Бұл тәжірибеде тритий ядросы жылдам қозғалатын дейтерий ядросынан нейтронды сіңірді. Сутек-4-тің бар екені шығарылған протондарды анықтау арқылы болжалды. Ол нейтрон шығару арқылы сутек-3 (тритийге) ыдырайды, оның жартылай ыдырау периоды 139 (немесе 1.39e 22) секундқа тең. 1955 жылғы "Қыңғырлаған тышқан" атты сатирикалық романнда, Grand Fenwick герцогтығы АҚШ-тан тартып алған Q бомбасын қуаттандырған сутек-4 изотопына квадий деген ат берілген.
Сутек-5
Сутек 5 (атомдық массасы 5.03531) – сутегінің өте тұрақсыз изотопы. Ядросы бір протоннан және төрт нейтроннан тұрады. Ол лабораторияда тритийді жылдам қозғалатын тритий ядроларымен бомбалау арқылы жасалған. Бұл тәжірибеде тритийдің бір ядросы екінші ядродан екі нейтронды сіңіріп алып, бір протон мен төрт нейтроннан тұратын ядроға айналады. Қалған протонды анықтап, сутек-5-тің бар екенін қорытуға болады. Ол қос нейтрондық шығарылым арқылы сутек-3 (тритий) болып ыдырайды және 86 (8.6e 23) жартылай ыдырау периодына ие – бұл кез келген белгілі нуклидтің ең қысқа жартылай ыдырау периоды.
Сутек-6
Сутек-6 (атомдық массасы 6.04496) бір протоннан және бес нейтрондан тұрады. Оның жартылай ыдырау периоды 294 (2,94e 22) секундты құрайды.
Сутегі-7
Сутегі 7 (атомдық массасы 7.05275) бір протоннан және алты нейтрондан тұрады. Ол алғаш рет 2003 жылы ресейлік, жапондық және француз ғалымдарының тобы RIKEN радиоактивті изотоптар сәулелік фабрикасында сутекті гелий-8 атомдарымен бомбалау арқылы синтездеді. Нәтижесінде, гелий-8 атомдарының барлық алты нейтроны сутегінің ядросына қосылды. Қалған екі протон "РИКЕН телескопы" арқылы анықталды – бұл құрылғы RI Beam циклотронының мақсатының артында орналасқан бірнеше қабатты сенсорлардан тұрады. Сутегі 7-нің жартылай ыдырау периоды 652 (6.52e 22) секундты құрайды.
Кесінді тізбектер
Ауыр сутегінің көптеген изотоптары тікелей сутегі-3-ке ыдырайды, ал ол кейін тұрақты гелий-3 изотопына ыдырайды. Сутегі-6 және сутегі-7 ең ауыр изотоптарының ыдырауы әзірге тәжірибелік түрде байқалған жоқ. Сутегі-3-тен басқа барлық изотоптардың ыдырау уақыты йоктосекундтармен (e=24) өлшенсе, сутегі-3-тікі жылдармен өлшенді.