Tritium, den tyngste av tre hydrogenisotoper (se hydrogen), kjemisk symbol \(\ce{^3_1H}\) eller T. Atomkjernen inneholder, som symbolet viser, to nøytroner og ett proton (massetall 3, kjerneladningstall 1)

Til forskjell fra de to andre hydrogenisotopene, \(\ce{^1_1H}\) og \(\ce{^2_1H}\) er tritium radioaktiv og omdannes med en halveringstid T½ = 12,346 år, under utsendelse av energifattige β-partikler (maksimumenergi 18,6 keV, middelenergi 5,7 keV) til heliumisotopen \[ \ce{^3_1H { → } ^3_2He + ^0_{-1}e}\]

Den relative atommasse til tritium er 3,0160497, nær 3 ganger naturlig hydrogens atommasse, som er 1,00797. Smeltepunktet for tritium er −252,53 °C (21,6 kPA, trippelpunkt), og kokepunktet −248,12 °C (tilsvarende for alminnelig hydrogen, H2, −259,2 °C og −252,8 °C).

Tritium ble første gang fremstilt 1934 av E. Rutherford (1871–1937) og medarbeidere ved å beskyte deuterium med deuteroner: \(\ce{^2_1H + ^2_1H {→} ^1_1H + ^3_1H}\).

I naturlig hydrogen finnes bare spor av tritium (10−15–10−16 % eller ett atom tritium per 1017−1018 vanlige hydrogenatomer). I universet dannes antagelig tritium i den hvitglødende masse rundt Solen (solvind) og dessuten i den øvre del av atmosfæren ved kjernereaksjoner som skyldes kosmisk stråling. Dette er den viktigste av disse reaksjonene:

\(\ce{^14_7N + ^1_0n {→} ^3_1H + ^12_6C}\)

den eneste betydelige naturlige kilde for tritium. Av det tritium som befinner seg på Jordens overflate, skriver det meste seg fra kjernereaksjoner i forbindelse med utprøving av atomfusjonsvåpen, f.eks. hydrogenbomben.

Det tritium som dannes naturlig eller kunstig, forbinder seg med luftens oksygen til T2O («ekstra tungt vann») og føres mot Jordens overflate i regn eller snø. Mesteparten opptas i verdenshavene i form av HTO. Tritiums radioaktivitet og den forholdsvis korte halveringstiden gjør at tritium ikke akkumuleres ubegrenset. Det forekommer derfor bare i små og vekslende mengder i naturen.

Enheten for måling av naturlig forekommende tritium TU (tritium unit) er ett atom tritium per 1018 hydrogenatomer. Målinger av tritiuminnholdet har gitt verdier fra mindre enn én TU i vann fra dype kilder og ekstremt store havdyp til flere hundre TU i prøver av regnvann tatt i tider med stor prøvevirksomhet av fusjonsvåpen. Eksempelvis kan nevnes at tritiuminnholdet i atmosfærisk hydrogen tiltok fra 3800 TU i 1948–49 til 490 000 TU i 1959. En undersøkelse fra 1970 gav til resultat at den totale tritiummengde på Jordens overflate beløp seg til ca. 300±80 kg, derav 250±50 kg i verdenshavene, 45±25 kg i innsjøer og annet ferskvann, 3±11 kg i luft (som HTO og HT), og at 550±160 kg var blitt dannet ved kjerneeksplosjoner tidlig i 1970. Små mengder tritium er også blitt påvist i meteoritter og i rester fra satellitter.

Kunstig fremstilles tritium hovedsakelig i kjernereaktorer ved å beskyte litium i form av litiumaluminiumlegeringer med langsomme nøytroner:

\(\ce{^6_3Li + ^1_0n {→} ^3_1H + ^4_2He}\)

og i syklotroner ved å bombardere beryllium med deuteroner:

\(\ce{^9_4Be + ^2_1H {→} ^3_1H + ^8_4Be}\)

Små mengder tritium dannes også ved en rekke andre kjernereaksjoner, f.eks. i kjernereaktorer hvor tungt vann blir brukt som moderator for nøytroner ved at deuterium fanger inn nøytroner:

\(\ce{^2_1H + ^1_0n {→} ^3_1H}\)

I kjemisk henseende forholder tritium seg for det meste som de to andre hydrogenisotopene. På grunn av den forholdsvis store masseforskjellen og tritiums radioaktivitet finnes det imidlertid flere reaksjoner hvor tritium tydelig avviker fra protium og deuterium. Reaksjoner hvor tritium deltar, forløper ofte hurtigere enn tilsvarende reaksjoner med protium eller deuterium. Reaksjonen 2T2 + O2→ 2T2O foregår f.eks. allerede ved 25 °C, dvs. ved betingelser da den analoge reaksjon med protium eller deuterium ikke kan iakttas. Også i utbytningsreaksjoner hvor tritium skal erstatte protium eller deuterium, kan det forekomme at reaksjonene forløper annerledes enn forventet, dvs. at såkalte isotopeffekter gjør seg gjeldende.

Fordi tritium på grunn av sin radioaktivitet er lett å påvise, blir det mye brukt som radioaktiv indikator (sporisotop eller tracer) for å studere reaksjonsmekanismer hvor hydrogen eller hydrogenforbindelser deltar. Et stort antall tritiummarkerte forbindelser, især organiske, er kommersielt tilgjengelige. Tritiums radioaktivitet gjør det til et godt ioniseringsmiddel for gasser, f.eks. i kaldkatoderør. I form av HTO egner tritium seg særlig godt til undersøkelse av regnvannets bevegelse i jorden. Tritium blir videre brukt i fosforer og for aldersbestemmelse av vannholdige stoffer som er utelukket fra å delta i vannets naturlige kretsløp, f.eks. vin oppbevart på fat.

Tritium spiller en viktig rolle i forbindelse med utnyttelse av kjerneenergi fra fusjonsreaksjoner. En av de viktigste reaksjoner for dette formål er deuterium-tritium-reaksjonen:

\(\ce{^2_1H + ^3_1H {→} ^4_2He + ^1_0n + 17{,}6 MeV}\)

Reaksjonen fører til dannelse av heliumisotopen med nukleontall 4 og et nøytron som kan brukes til fremstilling av et nytt atom tritium. Ved reaksjonen frigjøres meget store energimengder i form av varme, og det er dette som ligger til grunn for tritiums anvendelse i fusjonsvåpen som hydrogenbomben. Reaksjonen er også en av de mest lovende potensielle energikilder for fredelig utnyttelse av kjerneenergi ved kontrollerte fusjonsreaksjoner (se fusjonsreaktor). Særlig viktig for denne anvendelse er det at reaksjonen lar seg starte og opprettholde ved en så relativt lav temperatur som 50 mill. °C (se fusjon, kjernevåpen og hydrogenbombe).

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.