¿Por qué un átomo de hidrógeno no tiene un neutrón?

El hidrógeno es el único átomo que no necesita un neutrón, pero puede tener uno (o dos, si no espera demasiado).

Los núcleos atómicos estables tienen neutrones y protones en proporciones específicas. Si lo miras desde una “distancia”, puedes imaginar que cuando juntas un grupo de protones creas una gran cantidad de fuerza repulsiva, y de hecho, esto puede superar la fuerza atractiva que funciona entre ellos a una distancia muy corta (llamada fuerza nuclear). Agregar algunos neutrones agrega algo de fuerza nuclear atractiva sin agregar más repulsión. Debe agregar aproximadamente la misma cantidad de neutrones que los protones (algo más para átomos más pesados) como una especie de pegamento. Pero esta no es toda la historia, y otros factores complicantes hacen que no solo los núcleos atómicos con muy pocos neutrones sean inestables, sino también aquellos con demasiados. Para el hidrógeno, los núcleos con cero o uno neutrones son estables, pero si agrega un segundo creando un llamado isótopo de tritio, ya no es completamente estable.

Ver también: https://en.wikipedia.org/wiki/Nu …

Bueno, son los químicos los que han decidido y definido lo que llamarán un átomo de hidrógeno, y son los correctos para hacerlo. Incluyen átomos hechos de los dos isótopos estables del núcleo de hidrógeno, y los llaman hidrógeno ligero y pesado, o a veces hidrógeno y deuterio. Uno de estos isótopos, el hidrógeno pesado o el deuterio, tiene un neutrón y un protón. El otro isótopo, mucho más común, solo tiene un protón. Los dos isótopos se mezclan en la Tierra: en los océanos de la Tierra, aproximadamente 1 de cada 6420 átomos de hidrógeno es un átomo de hidrógeno pesado.

Ambos átomos neutros tendrán un electrón para que coincida con el protón.

Es difícil aislar el deuterio, tienes que ir un poco lejos para hacerlo. Una vez que lo haya hecho, se podría argumentar que el hidrógeno pesado es lo suficientemente diferente en química del hidrógeno ligero, que debería llamarlo un elemento diferente. Pero el hidrógeno pesado nunca se aísla, excepto artificialmente, y eso se debe a que su química es lo suficientemente similar al hidrógeno ligero que se mezcla con él, aunque no siempre en la misma proporción, por lo que tiene mucho más sentido simplemente llamar a ambos tipos de átomos de hidrógeno, y para llamar a ese elemento.

Hay isótopos de casi todos los elementos. Para los elementos más pesados, los “cambios de isótopos” químicos se vuelven más pequeños, como señaló Frederick Soddy. Entonces, la costumbre es llamar a todos los átomos con el mismo número de protones el mismo elemento, y ponerlos a todos en el mismo espacio en la tabla periódica.

El punto es: el número de protones determina el número de electrones, y es principalmente, no totalmente, sino principalmente, el número de electrones que determina la química de un átomo.

El hidrógeno tiene una forma más, un isótopo más, con dos neutrones y un protón. Esto se llama tritio y es levemente radiactivo, bastante efímero y, por lo tanto, bastante raro en la Tierra.

Hay isótopos de hidrógeno con neutrones. El hidrógeno no puede tener neutrones porque solo tiene un protón.

El isótopo más común de hidrógeno, el protio, de hecho no tiene neutrones. Pero el hidrógeno también tiene isótopos más raros como el deuterio y el tritio que tienen uno y dos neutrones, respectivamente. Muchos átomos necesitan neutrones para mantenerse estables porque los neutrones “espacian” los protones. Si los protones se acercan demasiado, la repulsión entre los protones será tan grande que el núcleo se romperá. En el caso del hidrógeno, solo hay un protón. Entonces los neutrones no son obligatorios ya que no hay repulsión protón-protón.

—Gt. Yuhan Zhang (Orgulloso estudiante de Química de nivel A)

El hidrógeno tiene neutrones cuando se consideran los isótopos de hidrógeno menos abundantes. El deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos. Estos isótopos de hidrógeno ayudan a alimentar las reacciones de fusión (como en el sol). A diferencia de la mayoría de los elementos, en realidad tenemos diferentes nombres para los isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio); sin embargo, todos son solo formas de hidrógeno, simplemente menos abundantes que el isótopo sin neutrones (es decir, hidrógeno “normal”)

Además, a diferencia de otros elementos, el hidrógeno, que tiene un solo protón, no requiere ningún neutrón para ser estable. En todos los demás elementos, que tienen múltiples protones, los núcleos estables solo se forman si los neutrones (que no tienen carga neta) están presentes en el núcleo. Esto se debe a que los múltiples protones se repelen entre sí debido a su carga eléctrica (+1). Los neutrones, que no tienen carga, todavía se unen a través de la fuerza fuerte, que luego ayuda a contrarrestar la repulsión entre los protones. El helio tiene un isótopo con dos protones y sin neutrones, pero no es estable.

Antes de responder a esta pregunta, permítanme enfatizar cuál es el papel del neutrón en el núcleo del átomo. Los neutrones mantienen unidos a los protones disminuyendo las fuerzas repulsivas entre ellos (para una versión más sofisticada, consulte la teoría del intercambio pi-mesón).
El átomo de hidrógeno tiene solo un protón, por lo que no necesita nuetrón para la estabilización.

En realidad, ocasionalmente tiene 1, y en ocasiones 2 neutrones. Estos se llaman isótopos de hidrógeno y se llaman, respectivamente, hidrógeno 2 o deuterio e hidrógeno 3 o tritio. El número de neutrones en los isótopos más comunes resulta ser el número que, combinado con los protones del átomo en el núcleo, proporciona la configuración nuclear más estable y duradera. Demasiados protones en un núcleo concentran la carga positiva de los protones hasta el punto de que supera la fuerza nuclear que mantiene unidos a los protones (y neutrones) en el núcleo y el núcleo sufre desintegración nuclear, donde pierde protones y / o neutrones y cambia a un isótopo o elemento diferente. Con núcleos de mayor peso molecular, los neutrones añadidos aumentan la fuerza de atracción nuclear que mantiene unidos los núcleos sin aumentar la carga positiva, repele a otros protones y trata de alejarlos entre sí. El hidrógeno 1, que solo tiene 1 protón y no tiene neutrones, no necesita nada para mantenerlo unido, ya que solo hay un solo protón en el núcleo.

No necesita uno. Se requieren neutrones cuando hay más de 1 protón, ya que los protones se repelen entre sí electromagnéticamente. La fuerte fuerza nuclear entre 2 protones no es suficiente para superar esto; los neutrones contribuyen a la fuerza nuclear fuerte sin aumentar la repulsión electromagnética, lo que mantiene unidos a los nucleones. El hidrógeno tiene solo 1 protón, por lo que no es necesario un neutrón, no hay nada que mantener unido.

Hay tres formas en que el hidrógeno se produce en la naturaleza (isótopos). El primero es Protium, que normalmente llamamos hidrógeno, este solo tiene un protón como núcleo. El segundo es Deuterio, que tiene un protón y un neutrón, y el tercero es Tritio, que tiene un solo protón y dos neutrones. De los tres, Protium y Deuterium son estables, mientras que Tritium es inestable. Entonces, cuando tienes hidrógeno, seguramente encontrarás hidrógeno con neutrones allí.

Pero hay. Bueno, en algunos de ellos.

Hay tres isótopos estables de hidrógeno. Protio (el normal, no tiene neutrones), Deuterio (1 neutrón) y Tritio (2 neutrones). El deuterio se conoce coloquialmente como ‘hidrógeno pesado’, y si se combina con oxígeno, terminas con ‘agua pesada’, de la que quizás hayas oído hablar. El tritio es radiactivo y, por lo tanto, se descompone en otros productos.

El “hidrógeno” tiene tres isótopos, de los cuales solo el protio carece de neutrones. El deuterio tiene un neutrón; el tritio tiene dos!

Cuando el núcleo de un átomo tiene más de un protón, necesita un neutrón para mantenerlos unidos, ya que naturalmente quieren repelerse entre sí. Debido a que un átomo de hidrógeno tiene solo un protón, un neutrón es simplemente innecesario.

Algún hidrógeno tiene neutrones.

Hay tres isótopos de hidrógeno; Protio, Deuterio y Tritio. El más abundante de los tres es Protium. Protium es lo que los químicos llaman hidrógeno “natural” porque es el más común con diferencia entre los tres. Los tres isótopos son estables en STP. El protio tiene 1 protón y 1 electrón. El deuterio tiene 1 protón, 1 neutrón y 1 electrón. El tritio tiene 1 protón, 2 neutrones y 1 electrón.

Los elementos se clasifican por la cantidad de protones que tienen en su núcleo y por cada protón hay un electrón. El peso atómico de los átomos aumenta con la adición de los neutrones que les otorga la etiqueta de “hidrógeno pesado”. Cuando se combinan con oxígeno, se convierten en “agua pesada”, una forma muy conveniente de almacenar hidrógeno pesado.

El deuterio y el tritio es el hidrógeno en una “bomba de hidrógeno”. Debido a sus neutrones adicionales, se fusionan fácilmente a temperaturas extremadamente altas para formar Helio liberando energía a medida que lo hacen. Este proceso se llama “Fusion”.

Un neutrón generalmente está ausente (en el deutrio y el tritio está allí, son los isótopos del hidrógeno) en el átomo de H porque el propósito principal de los neutrones es mantener unidos a los protones y dado que solo hay un protón, no hay necesidad de otro neutrón

El hidrógeno que tiene un solo protón no necesita neutrones porque no hay repulsión eléctrica, ya que solo hay una carga eléctrica positiva. Los neutrones se vuelven necesarios cuando hay más protones porque ellos (neutrones) están sujetos solo a una fuerte fuerza activa nuclear, por lo que tienen la función de un pegamento entre protones.

El universo primitivo contenía una sopa de protones y electrones libres. A medida que el universo envejeció, la temperatura disminuyó para permitir la formación de un estado unido de un protón y un electrón. Resulta que este estado es muy estable y, por lo tanto, prolifera el universo para convertirse en la forma ubicua de la materia, que llamamos hidrógeno. A medida que pasó el tiempo, se formaron estados unidos de protones, electrones y neutrones, en números variables para formar los diferentes elementos.

Tal vez la pregunta debería reformularse: “¿Por qué todos los isótopos, excepto el protio, tienen neutrones?”. La respuesta corta es que cualquier otra configuración sería tan inestable como para expulsar protones. Por supuesto, los protones se atraen entre sí al igual que los neutrones. Pero no encontramos ningún poliprotón o polineutrón. Entonces, la explicación no tiene nada que ver con la repulsión electrostática mucho más débil de los protones cargados positivamente.

Consideremos por un momento un hipotético núcleo He2 con 2 protones. Habría una fuerza nuclear fuerte atrayéndoles que superaría fácilmente la repulsión. Pero los protones son fermiones y ambos no pueden tener los mismos números cuánticos. Entonces, los protones en He2 deben ocupar giros energéticamente menos favorables de +1/2 y -1/2. Pero si ambos pudieran tener los mismos giros, al igual que los nucleones en el deuterio, se sentirían atraídos. Es más bien como esperar que un par de imanes se atraigan en la configuración NS SN.

Hay átomos de hidrógeno que tienen neutrones. Si tiene un neutrón, lo llamas hidrógeno-2 (o deuterio). Si tiene dos neutrones, lo llamas hidrógeno-3 (o tritio).

Por cierto, no tiene sentido preguntar por qué un átomo de hidrógeno ordinario (o más bien, hidrógeno-1 o protio) tiene solo un protón. Un átomo de hidrógeno ordinario se define como que tiene un protón y un neutrón. Si tiene algo más, se llamará algo más. Es como preguntar por qué la luz recorre una distancia de un año luz en un año.

Porque el hidrógeno no necesita uno.

Primero veamos qué tenemos dentro de un núcleo.

Un núcleo consiste en partículas cargadas positivamente que los humanos denominamos protones. Luego están esos cuerpos aparentemente inútiles sin carga conocidos como neutrones. Podemos decir fácilmente que los protones y los electrones tienen carga opuesta y, por lo tanto, son útiles para mantener la estabilidad general de un átomo. lo cual es realmente muy necesario para que exista la materia. Entonces, ¿por qué esos neutrones inútiles que ayudan en nada más que sumar más masa?

Bueno, los neutrones hacen un trabajo realmente fantástico. Como todos sabemos, los cargos similares se repelen entre sí. Entonces, dentro del núcleo, si hay más de un protón presente, se repelen entre sí, pero la presencia de neutrones asegura que haya una brecha significativa entre los protones para que no haya mucha repulsión y se mantenga la estabilidad.

Pero como el átomo de hidrógeno, a saber, el protio tiene solo un protón, no hay margen para que ocurra repulsión. Entonces, en verdad, no es que los neutrones estén ausentes en el átomo de hidrógeno, es simplemente que el hidrógeno no necesita uno.

Sin embargo, la presencia de un neutrón no le importaría mucho a nuestro amado hidrógeno, ya que su estabilidad no se ve alterada. Por lo tanto, hay algunos isótopos raros de hidrógeno que tienen neutrones, aunque para los núcleos de hidrógeno son inútiles. Son deuterio con 1 neutrón y tritio con 2 neutrones

Espero que esto ayude.

Puede tener uno o dos. Estos se llaman deuterio y tritio.

Sin embargo, en términos de distribución, H1 (hidrógeno sin neutrones) representa el 99.98% de todo el hidrógeno en la Tierra. Por eso parece que nunca tiene neutrones.