Tricio (10028-17-8) Propiedades Físicas y Químicas
Tricio
El tritio (hidrógeno-3) es un isótopo radiactivo del hidrógeno suministrado como gas molecular o como agua tritiada, utilizado en trazadores, radiomarcaje y aplicaciones especializadas luminiscentes y relacionadas con la fusión.
| Número CAS | 10028-17-8 |
| Familia | Radionúclidos (isótopo de hidrógeno) |
| Forma típica | Gas incoloro (o agua tritiada) |
| Calidades comunes | EP, USP |
El tritio es el isótopo radiactivo del hidrógeno con número másico 3 (composición nuclear: un protón y dos neutrones). Químicamente pertenece a la serie isotópica del hidrógeno y, en forma molecular, existe principalmente como tritio molecular diatómico (T2, frecuentemente escrito como 3H2 o ditritio) y como agua tritiada (HTO o T2O) tras oxidación. Electrónicamente y químicamente, el tritio se comporta como otros isótopos de hidrógeno: forma los mismos tipos de enlaces covalentes y participa en los mismos equilibrios ácido-base que el protio y el deuterio, pero las diferencias en la masa isotópica modifican las energías vibracionales de punto cero, la cinética de reacción y el comportamiento de difusión. En forma molecular, los descriptores calculados para el ditritio reflejan un área polar superficial mínima y ninguna funcionalidad de puente de hidrógeno: SMILES "[3H][3H]" y un peso molecular calculado de 6.032098563.
El tritio es un emisor beta de baja energía; su desintegración produce un electrón y un antineutrino, transformándose en helio-3. Las propiedades radiológicas (vida media, actividad específica, espectro de energía beta) controlan muchos comportamientos prácticos: el agua tritiada es químicamente indistinguible del agua ordinaria y se intercambia y transporta fácilmente en sistemas ambientales y biológicos, constituyendo la principal vía de exposición interna. El tritio elemental (T2 o HT) es un gas diatómico inflamable que se asimila mucho menos fácilmente por sistemas biológicos que el HTO, pero presenta desafíos de contención y compatibilidad con materiales debido a su alta difusividad, fragilización por hidrógeno de muchos metales y degradación/permeación de polímeros.
Las calidades comerciales comunes reportadas para esta sustancia incluyen: EP, USP.
Propiedades físicas básicas (densidad, punto de fusión, punto de ebullición)
Masa atómica
El tritio es el isótopo de hidrógeno con número másico 3 (masa atómica nominal 3). Para el ditritio molecular (T2), el peso molecular calculado es 6.032098563 (dimensión: \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) cuando se usa como masa molar).
Apariencia y estado físico
El tritio en forma no combinada es un gas diatómico. La descripción física experimental señala su presencia como gas tritio (HT/T2) y como agua tritiada (HTO), siendo esta última la forma dominante biológicamente relevante.
Densidad
Propiedades relacionadas con la densidad en fase condensada medidas y calculadas incluyen: volumen crítico \(57.1\ \text{cm}^3/\text{mol}\) (calculado); calor de sublimación \(1640\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\); entropía de vaporización \(54.0\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\); y densidad molar del líquido a \(25\ \mathrm{K}\) igual a \(42.65\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}\).
Punto de fusión
Punto de fusión experimental reportado: \(-254.54\ ^\circ\mathrm{C}\) (\(20.62\ \mathrm{K}\)) a \(162\ \mathrm{mmHg}\).
Punto de ebullición
Punto de ebullición experimental reportado: \(-248.12\ ^\circ\mathrm{C}\) (\(25.04\ \mathrm{K}\)).
Propiedades químicas (reactividad y estados de oxidación)
Estados de oxidación
El tritio exhibe los mismos estados formales de oxidación que el protio: comúnmente \(-1, 0\) y \(+1\) dependiendo del entorno químico. Como isótopo del hidrógeno forma hidruros (estado de oxidación \(-1\)), gas diatómico (estado \(0\)) y especies protónicas (estado \(+1\)) en ácidos y compuestos covalentes.
Reactividad con aire y agua
El tritio elemental (T2 o HT) es un gas diatómico inflamable con reactividad característica del hidrógeno: arde o forma óxidos en aire bajo condiciones de ignición y se intercambia con hidrógeno ordinario en muchas reacciones. La oxidación en aire húmedo o en superficies catalíticas produce rápidamente agua tritiada (HTO/T2O). El HTO se comporta químicamente como el agua ordinaria y se distribuye en fases acuosas y fluidos biológicos; dado que el HTO es químicamente indistinguible del H2O, es la forma química principal relevante para el transporte ambiental y la absorción biológica.
Reactividad con ácidos y bases
Químicamente, el tritio sigue la química del hidrógeno. El tritio puede incorporarse en ácidos como la forma catiónica (T+) y en hidruros metálicos como (T−). Los reactivos etiquetados con tritio y los compuestos tritiados participan en equilibrios ácido-base y redox análogos a los análogos que contienen protio y deuterio, con efectos cinéticos isotópicos atribuibles a la mayor masa del tritio.
Composición isotópica
Isótopos estables
El hidrógeno tiene dos isótopos estables: protio (\(^1\)H) y deuterio (\(^2\)H o D). El tritio (\(^3\)H) es el siguiente isótopo más pesado pero es radiactivo en lugar de estable.
Radioisótopos
El tritio (\(^3\)H) es el isótopo radiactivo del hidrógeno. Se reportan múltiples valores experimentales de vida media y parámetros de desintegración: los valores de vida media aparecen como \(\text{12.33 años}\), \(\text{12.26 años}\) y \(\text{12.323}\pm\text{0.004 años}\) en diferentes mediciones; la desintegración procede mediante emisión beta menos (energía máxima beta \(\sim 18.6\ \mathrm{keV}\), energía media beta \(\sim 5.7\ \mathrm{keV}\)). Las métricas reportadas de actividad radioquímica incluyen un valor máximo de actividad específica de \(1078.9\ \mathrm{GBq}\,\mathrm{mmol}^{-1}\) y una actividad molar de \(2157\ \mathrm{TBq}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Parámetros termodinámicos
Capacidad calorífica y datos relacionados
No se proporcionan valores directos de capacidad calorífica en el contexto de datos actual. Los parámetros energéticos reportados para el cambio de fase incluyen un calor de vaporización de \(1390\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\) y un calor de sublimación de \(1640\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\). La entropía de vaporización se informa como \(54.0\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\).
Entalpía y energía de Gibbs
No se disponen de valores experimentales establecidos de entalpía estándar de formación o energía libre de Gibbs para especies de referencia que contengan tritio en el contexto de datos actual.
Identificadores y sinónimos
Números de registro y códigos
- Número CAS: 10028-17-8
- Número Comunidad Europea (EC): 233-070-8
- UNII: YGG3Y3DAG1
- ChEBI: CHEBI:29298
- ID Sustancia DSSTox: DTXSID80881374
- InChI: InChI=1S/H2/h1H/i1+2T
- InChIKey: UFHFLCQGNIYNRP-JMRXTUGHSA-N
- SMILES: [3H][3H]
Sinónimos y nombres comunes
Sinónimos y nombres comunes de la sustancia incluyen: Tricio; Hidrógeno-3; ditritio; (3H2) dihidrógeno; tritio molecular; Tricio, Radiactivo; molécula de tritio; HIDRÓGENO, ISÓTOPO DE MASA 3.
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Principales Sectores de Uso
El tritio se utiliza cuando su radiomarcaje o emisión beta de baja energía es ventajosa: tecnología de armas nucleares (incremento del rendimiento y aplicaciones de fusión), dispositivos radioluminiscentes y señalización auto luminosa, aplicaciones como radiotrazador en hidrología, investigación ambiental y biológica, y ciertas aplicaciones analíticas/detectivas. Se produce comercialmente por irradiación neutrónica de materiales que contienen litio-6 y también se genera en sistemas de reactores mediante captura neutrónica por deuterio.
Ejemplos Típicos de Aplicación
- Fuentes radioluminiscentes: el tritio mezclado con fosfores proporciona fuentes de luz de bajo nivel y larga duración para señales de salida, esferas de instrumentos y dispositivos de puntería.
- Radiotrazador y marcado: los compuestos marcados con tritio se utilizan ampliamente en estudios bioquímicos y ambientales como trazadores porque el tritio emite radiación beta sin rayos gamma acompañantes.
- Tecnología de fusión y nuclear: el tritio sirve como componente de combustible o reactante de fusión y como agente potenciador en ciertos sistemas de armas.
- Investigación y usos en procesos: calibración de equipos de detección, fuentes para detectores de captura electrónica e investigación radioquímica especializada.
Si se requiere un resumen conciso de aplicación para propósitos de adquisición o especificación, la selección se basa típicamente en la actividad deseada (actividad específica o molar), forma química (gas, hidruro metálico o agua tritiada HTO) y necesidades de contención/embalaje.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Consideraciones sobre Almacenamiento y Manipulación
El tritio presenta desafíos tanto radiológicos como de compatibilidad con materiales. Consideraciones clave: - Formas y contención: el tritio elemental (T2/HT) es un gas inflamable y difusivo; el agua tritiada (HTO) se comporta químicamente como agua ordinaria y es la principal vía para la absorción biológica. Las formas gaseosas requieren contención estanca al gas y baja permeabilidad, con recipientes calibrados para presión y diseñados para mitigar el fragilizado y acumulación de helio por desintegración. - Compatibilidad de materiales: el tritio difunde fácilmente a través de muchos polímeros y ciertos metales; muchos aceros y metales formadores de hidruro no son adecuados para servicio a largo plazo debido a fragilización inducida por hidrógeno o formación de hidruros. Los polímeros pueden absorber tritio y sufrir degradación por radiación; los polímeros de ingeniería comunes (p. ej., LDPE, PTFE) muestran permeabilidad o degradación radiolítica y deben seleccionarse sólo tras una evaluación de compatibilidad. - Formatos de almacenamiento: el tritio puede almacenarse como gas en ampollas/cilindros presurizados, ligado en tritiuros metálicos, o como agua tritiada en contención doble. El almacenamiento en tritiuros metálicos reduce el volumen de gas libre, pero puede introducir finas metálicas pirofóricas o complicaciones de aleación en la recuperación. - Control de derrames y emisiones: los liberaciones de HTO requieren monitoreo de contaminación aérea y superficial; las medidas de control incluyen aislamiento, absorbentes para líquidos y contención/ventilación mediante trampas para tritio (p. ej., burbujeadores de agua) para corrientes de exhaustación.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
Exposición Ocupacional y Medidas de Protección
- Características radiológicas: el tritio es un emisor beta débil cuya radiación no penetra la piel intacta; el principal riesgo es la contaminación interna por inhalación, ingestión o absorción dérmica (particularmente con HTO).
- Comportamiento biológico y monitoreo: el agua tritiada se distribuye rápidamente en el agua corporal y tiene una vida media biológica corta en humanos típicamente del orden de días (valores comúnmente reportados en el rango de varios a ~14 días para el componente de agua corporal, con componentes de retención más prolongada para tritio ligado orgánicamente). El bioensayo urinario mediante conteo en centelleo líquido es el método habitual para monitoreo de exposición ocupacional.
- Límites y controles de exposición: se emplean límites regulatorios conservadores y cantidades derivadas para planificación de trabajo (ejemplos incluyen una carga corporal máxima permisible reportada como \(37\ \mathrm{MBq}\) (equivalente a \(1\ \mathrm{mCi}\)) y valores guía regulatorios para agua potable de \(20{,}000\ \mathrm{pCi}\,\mathrm{L}^{-1}\)). Se aplican conceptos de concentración derivada en aire para definir niveles aceptables en aire para exposición ocupacional continua; se recomiendan controles de ingeniería, cajas de guantes, campanas con trampas de tritio o sistemas de burbujeadores y contención estricta para trabajos con cantidades a nivel curie.
- Equipo de protección personal (EPP): la selección enfatiza la prevención de la absorción interna y el control de contaminación superficial. Para tritio en aerosol o actividad significativa, los respiradores con suministro de aire (SCBA o suministro completo de aire) son efectivos; en laboratorios se usan comúnmente cajas de guantes, material desechable, ropa protectora y monitoreo frecuente con cambio periódico de guantes contaminados. La ingesta forzada de líquidos y diuréticos puede usarse clínicamente para reducir el tiempo de residencia biológica tras una ingesta inadvertida elevada.
- Emergencia y descontaminación: pasos primarios incluyen la remoción inmediata de la fuente de exposición, la retirada de ropa contaminada y un lavado minucioso. Para ingestas internas significativas, el manejo médico se centra en el cuidado de soporte y mitigación de dosis (p. ej., fluidos forzados). La gestión de residuos contaminados con tritio generalmente sigue prácticas establecidas para desechos radiactivos e incluye solidificación de residuos acuosos antes de la disposición final.
Para protocolos operativos detallados y metodologías de evaluación de dosis, las instalaciones deben emplear programas establecidos de protección radiológica, personal capacitado en seguridad radiológica y marcos legales y regulatorios aplicables.
