氫的同位素（氕、氘、氚）

大多數元素的同位素質量只相差百分之幾，因此各變體的行為幾乎一模一樣。氫則是個戲劇性的例外。它的三種同位素——氕（普通的 H，一個質子）、氘（D，一個質子加一個中子）、氚（T，一個質子加兩個中子）——質量相差達兩倍、三倍。當較重的同位素是最輕者的兩倍或三倍重時，連化學反應都開始有所察覺。

三者都只有同一個電子，因而化學價相同，但原子核不同。氕（H-1）約佔天然氫的 99.98%。氘（H-2）是穩定而稀少的同位素；用它做成的水 D2O 就是著名的重水，比普通水更緻密，被用於某些核反應堆中減慢中子。氚（H-3）有放射性，通過 β 衰變放出射線，半衰期約 12 年；它在反應堆中製得，用作示蹤劑和自發光標識。由於質量差異如此之大，氘形成的鍵比氕形成的鍵斷裂得更慢——這就是動力學同位素效應——化學家藉此探究反應機理。

這些同位素的意義遠不止是教科書上的獵奇。氘標記讓化學家能精確追蹤反應中是哪個氫原子在移動；核磁共振波譜常規使用氘代溶劑；而氘-氚聚變正是支撐聚變能源希望與氫彈的反應。需要老實說明的是：對幾乎所有其他元素，同位素替換幾乎不改變化學性質——氫之所以特殊，恰恰因為它是最輕的元素，所以一個中子帶來的相對變化就很大。