TL;DR
A maioria dos átomos de hidrogênio não contém nêutrons. Os raros isótopos deutério e trítio contêm um e dois nêutrons, respectivamente.
Plano de fundo
Durante o início do século XX, o protão e o electrão estavam bem caracterizados, mas os números da massa atómica excediam consistentemente os números atómicos, o que implica que outra partícula de massa semelhante – o neutrão – estava presente no núcleo. Em 1932, o físico James Chadwick confirmou a sua existência.
O número atômico indica o número de prótons. Átomos estáveis e neutros têm números iguais de prótons e elétrons, o que lhes confere uma carga líquida zero. As unidades de massa atômica (amu) são definidas como um duodécimo da massa de um átomo de carbono-12, que contém 6 prótons e 6 nêutrons; portanto, um próton ou nêutron ≈1amu.
Isótopos de Hidrogênio
O hidrogênio, o elemento mais leve, existe em três isótopos estáveis:
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Todos os isótopos carregam um único próton e um único elétron, mantendo a neutralidade elétrica.
Aplicativos
Prótio (¹H)
Protium é o isótopo mais abundante. Embora o hidrogênio livre raramente exista na Terra, ele forma compostos como água (H₂O) e hidrocarbonetos. A combustão do hidrogênio emite apenas calor e água, tornando-o um vetor de energia limpa.
Deutério (²H)
O deutério ocorre naturalmente em uma proporção de ~1 em 6.420 átomos de hidrogênio. Quando combinado com oxigênio, forma água pesada (D₂O), que tem um ponto de congelamento mais alto (3,8°C) do que a água comum. A água pesada serve como moderador de nêutrons em reatores nucleares e é valiosa na pesquisa científica, embora altas concentrações (>25%) possam ser prejudiciais aos tecidos biológicos.
Trítio (³H)
O trítio é radioativo, decaindo com meia-vida de 12,28 anos. É produzido em reatores nucleares. Apesar da sua radioatividade, o trítio é utilizado em sinais luminosos de longa duração, em experiências de rastreio e em certos projetos de armas nucleares.