氢的同位素（氕、氘、氚）

大多数元素的同位素质量只相差百分之几，因此各变体的行为几乎一模一样。氢则是个戏剧性的例外。它的三种同位素——氕（普通的 H，一个质子）、氘（D，一个质子加一个中子）、氚（T，一个质子加两个中子）——质量相差达两倍、三倍。当较重的同位素是最轻者的两倍或三倍重时，连化学反应都开始有所察觉。

三者都只有同一个电子，因而化学价相同，但原子核不同。氕（H-1）约占天然氢的 99.98%。氘（H-2）是稳定而稀少的同位素；用它做成的水 D2O 就是著名的重水，比普通水更致密，被用于某些核反应堆中减慢中子。氚（H-3）有放射性，通过 β 衰变放出射线，半衰期约 12 年；它在反应堆中制得，用作示踪剂和自发光标识。由于质量差异如此之大，氘形成的键比氕形成的键断裂得更慢——这就是动力学同位素效应——化学家借此探究反应机理。

这些同位素的意义远不止是教科书上的猎奇。氘标记让化学家能精确追踪反应中是哪个氢原子在移动；核磁共振波谱常规使用氘代溶剂；而氘-氚聚变正是支撑聚变能源希望与氢弹的反应。需要老实说明的是：对几乎所有其他元素，同位素替换几乎不改变化学性质——氢之所以特殊，恰恰因为它是最轻的元素，所以一个中子带来的相对变化就很大。