Isótopos do Hidrogênio
Autor: Júlio Carlos Afonso

Este texto foi publicado originalmente na excelente página do Facebook "Química Analítica Qualitativa Inorgânica UFRJ" (https://www.facebook.com/QualitativaInorgUfrj/)

O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo, constituindo cerca de 90% dos átomos e 75% da massa. Se considerarmos que somente 4% do universo é a matéria que podemos ver e determinar (as outras são a matéria escura, ~74%, e a energia escura, ~22%), vemos que este elemento tem papel especial nos estudos de Astronomia.


Voltando à Terra, a figura desta postagem mostra os nomes especiais dados aos isótopos do hidrogênio, e alguns dados de interesse. Rutherford e seus colaboradores suspeitavam que haveria um isótopo mais pesado que o prótio em 1920. O deutério foi descoberto em 1931 por Harold Urey (1893-1981), valendo-lhe o Prêmio Nobel de Química em 1934. Deutério vem do grego deuteros ou "segundo", relativo ao próton e ao nêutron que compõem seu núcleo.


A proporção entre deutério e prótio na natureza terrestre é de 1 átomo de D para ~6000 de H. No caso do trítio (que vem do grego "tritos", terceiro), a proporção é de 1 átomo de T para 10exp17-18 átomos de H. Além da Terra, detectou-se deutério nos planetas gigantes do Sistema Solar Júpiter, Saturno, Netuno e Urano.


O trítio é instável, sendo um emissor beta. É produzido naturalmente pela interação dos nêutrons de raios cósmicos com os gases da atmosfera, mas pode ser também produzido pelo bombardeio do isótopo 6Li com nêutrons em um reator nuclear (produz-se também 4He).


O deutério é melhor obtido a partir da chamada água pesada, D2O, que é obtida a partir da eletrólise da água comum (solução de NaOH com eletrodos de níquel). Como H2O é eletrolisado mais rapidamente do que D2O, este se enriquece no resíduo do processo. Pode-se obter ~80 mL de D2O a > 99% após eletrolisar mais de 2300 L de água.


As propriedades físicas e químicas dos isótopos do hidrogênio diferem grandemente de um para outro devido às grandes diferenças relativas de massa entre eles. Isso se reflete nas propriedades dos vários tipos de "água" e de moléculas X2 produzidas com os três isótopos. Por outro lado, experiências com ratos que beberam apenas D2O mostraram que eles morreram de sede, ou seja, apenas o prótio parece ser utilizável pelos seres vivos.

Seus óxidos possuem propriedades físicas perceptivelmente diferentes devido às grandes variações das massas dos isótopos do hidrogênio. Por exemplo, os pontos de ebulição (1 atm): H2O = 100 oC; D2O = 101,4 oC; T2O = 102,9 oC. Outra diferença é vista na figura. O T2O brilha no escuro devido à radioatividade do trítio. Por essa razão ele é usado em indicadores luminosos de emergência.

 

Para mais informações sobre produção e uso dos isótopos do hidrogênio, acesse:


http://en.wikipedia.org/wiki/Tritium
http://en.wikipedia.org/wiki/Deuterium
http://adaoreinaldo.blogspot.com.br/2010/04/protio-deuterio-tritio-os-isotopos-do.html
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/

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