Водород образует три изотопа: 11Н — протий, 21H или 21D— дейтерий и 31H, 31T— тритий. Запишите все возможные формулы воды, которые образуют эти изотопы водорода с одним из изотопов кислорода, например 168O. В какой из молекул содержание водорода наименьшее? Рассчитайте его.

Водород действительно образует три изотопа: протий (¹H), дейтерий (²H или D) и тритий (³H или T). Вода состоит из водорода и кислорода, и в зависимости от изотопа водорода, молекулы воды будут различаться по составу.

Рассмотрим все возможные молекулы воды, которые могут образовываться при сочетании этих изотопов водорода с изотопами кислорода. Мы будем использовать обычный кислород — ¹⁶O, так как это наиболее стабильный изотоп кислорода, составляющий около 99% кислорода в природе. Молекулы воды будут иметь следующий вид:

1. Протий (¹H) + кислород (¹⁶O) — H₂O (обычная вода).
2. Дейтерий (²H) + кислород (¹⁶O) — D₂O (тяжёлая вода).
3. Тритий (³H) + кислород (¹⁶O) — T₂O (вода с тритием).

Теперь определим содержание водорода в этих молекулах. Для этого вычислим массовое соотношение водорода и кислорода.

• Молекула H₂O состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. Масса водорода в одной молекуле будет 2 * 1 = 2 а.е.м., а масса кислорода — 16 а.е.м. Таким образом, масса водорода в молекуле воды составляет:

  $$\frac{2}{2 + 16} \times 100 \% = \frac{2}{18} \times 100 \% \approx 11.11 \%$$

• Молекула D₂O состоит из 2 атомов дейтерия (масса атома дейтерия = 2 а.е.м.) и 1 атома кислорода. Масса водорода в этой молекуле будет 2 * 2 = 4 а.е.м., а масса кислорода — 16 а.е.м. Таким образом, массовая доля водорода в молекуле D₂O:

  $$\frac{4}{4 + 16} \times 100 \% = \frac{4}{20} \times 100 \% = 20 \%$$

• Молекула T₂O состоит из 2 атомов трития (масса атома трития = 3 а.е.м.) и 1 атома кислорода. Масса водорода в этой молекуле будет 2 * 3 = 6 а.е.м., а масса кислорода — 16 а.е.м. Массовая доля водорода в молекуле T₂O:

  $$\frac{6}{6 + 16} \times 100 \% = \frac{6}{22} \times 100 \% \approx 27.27 \%$$

Какой из изотопов водорода даёт наименьшее содержание водорода в молекуле?

Молекула воды с протием (H₂O) имеет наименьшее содержание водорода среди всех вариантов, так как это самая лёгкая и распространённая форма воды. Массовая доля водорода в H₂O составляет примерно 11.11%.

Ответ:

Молекула с наименьшим содержанием водорода — это H₂O (вода с протием). Массовая доля водорода в этой молекуле составляет 11.11%.