Trítio (10028-17-8) Propriedades Físicas e Químicas
Trítio
Trítio (hidrogênio-3) é um isótopo radioativo do hidrogênio fornecido como gás molecular ou como água tritiada, utilizado em trabalhos com traçadores, marcação radiolabel e aplicações especializadas luminescentes e relacionadas à fusão.
| Número CAS | 10028-17-8 |
| Família | Radionuclídeos (isótopo de hidrogênio) |
| Forma Típica | Gás incolor (ou água tritiada) |
| Graus Comuns | EP, USP |
O trítio é o isótopo radioativo do hidrogênio com número de massa 3 (composição nuclear: um próton e dois nêutrons). Quimicamente pertence à série isotópica do hidrogênio e, quando molecular, existe principalmente como trítio molecular diatômico (T2, frequentemente escrito como 3H2 ou ditrítio) e como água tritiada (HTO ou T2O) após oxidação. Eletronicamente e quimicamente, o trítio comporta-se como outros isótopos de hidrogênio: forma os mesmos tipos de ligações covalentes e participa dos mesmos equilíbrios ácido-base que o prótio e o deutério, mas diferenças de massa isotópica alteram as energias de ponto zero vibracionais, cinéticas de reação e comportamento de difusão. Na forma molecular, os descritores computados para o ditrítio refletem uma área superficial polar mínima e ausência de funcionalidade para ligação por hidrogênio: SMILES “[3H][3H]” e peso molecular calculado de 6,032098563.
O trítio é um emissor beta de baixa energia; seu decaimento produz um elétron e um anti-neutrino, transformando-se em hélio-3. As propriedades radiológicas (meia-vida, atividade específica, espectro de energia beta) controlam muitos comportamentos práticos: a água tritiada é quimicamente indistinguível da água comum e é prontamente trocada e transportada em sistemas ambientais e biológicos, produzindo a principal via de exposição interna. O trítio elementar (T2 ou HT) é um gás diatômico inflamável que é muito menos prontamente assimilado por sistemas biológicos do que HTO, mas impõe desafios de contenção e compatibilidade de materiais devido à alta difusividade e fragilização induzida por hidrogênio em muitos metais, além da degradação/permeação de polímeros.
Os graus comerciais comuns reportados para esta substância incluem: EP, USP.
Propriedades Físicas Básicas (Densidade, Ponto de Fusão, Ponto de Ebulição)
Peso Atômico
O trítio é o isótopo do hidrogênio com número de massa 3 (massa atômica nominal 3). Para o ditrítio molecular (T2), o peso molecular calculado é 6,032098563 (unidade: \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) quando usado como massa molar).
Aparência e Estado Físico
O trítio em sua forma não combinada é um gás diatômico. A descrição física experimental nota a ocorrência como gás trítio (HT/T2) e como água tritiada (HTO), sendo esta última a forma biologicamente dominante.
Densidade
Propriedades relacionadas à densidade em fase condensada medidas e calculadas incluem: volume crítico \(57,1\ \text{cm}^3/\text{mol}\) (calculado); calor de sublimação \(1640\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\); entropia de vaporização \(54,0\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\); e densidade molar do líquido a \(25\ \mathrm{K}\) igual a \(42,65\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}\).
Ponto de Fusão
Ponto de fusão experimental reportado: \(-254,54\ ^\circ\mathrm{C}\) (\(20,62\ \mathrm{K}\)) a \(162\ \mathrm{mmHg}\).
Ponto de Ebulição
Ponto de ebulição experimental reportado: \(-248,12\ ^\circ\mathrm{C}\) (\(25,04\ \mathrm{K}\)).
Propriedades Químicas (Reatividade e Estados de Oxidação)
Estados de Oxidação
O trítio apresenta os mesmos estados formais de oxidação que o prótio: comumente \(-1, 0,\) e \(+1\) dependendo do ambiente químico. Como isótopo do hidrogênio, forma hidretos (estado de oxidação \(-1\)), gás diatômico (estado de oxidação \(0\)) e espécies protonadas (estado de oxidação \(+1\)) em ácidos e compostos covalentes.
Reatividade com Ar e Água
O trítio elementar (T2 ou HT) é um gás diatômico inflamável com reatividade característica do hidrogênio: queima ou forma óxidos no ar sob condições de ignição e troca com hidrogênio comum em muitas reações. A oxidação em ar úmido ou por superfícies catalíticas produz rapidamente água tritiada (HTO/T2O). HTO comporta-se quimicamente como água comum e distribui-se em fases aquosas e fluidos biológicos; por ser quimicamente indistinguível da H2O, é a principal forma química relevante para transporte ambiental e absorção biológica.
Reatividade com Ácidos e Bases
Quimicamente, o trítio segue a química do hidrogênio. Pode ser incorporado em ácidos como forma catiônica (T+) e em hidretos metálicos como (T−). Reagentes marcados com trítio e compostos tritiados participam de equilíbrios ácido-base e redox análogos aos equivalentes contendo prótio e deutério, com efeitos cinéticos isotópicos atribuíveis à maior massa do trítio.
Composição Isotópica
Isótopos Estáveis
O hidrogênio possui dois isótopos estáveis: prótio (\(^1\)H) e deutério (\(^2\)H ou D). O trítio (\(^3\)H) é o isótopo seguinte mais pesado, porém radioativo em vez de estável.
Radioisótopos
O trítio (\(^3\)H) é o isótopo radioativo do hidrogênio. Valores experimentais múltiplos para meia-vida e parâmetros de decaimento estão reportados: valores de meia-vida aparecem como \(\text{12,33 anos}\), \(\text{12,26 anos}\) e \(\text{12,323}\pm\text{0,004 anos}\) em diferentes medições; o decaimento ocorre por emissão beta menos (energia beta máxima \(\sim 18,6\ \mathrm{keV}\), energia beta média \(\sim 5,7\ \mathrm{keV}\)). Métricas radiquímicas reportadas incluem valor máximo de atividade específica de \(1078,9\ \mathrm{GBq}\,\mathrm{mmol}^{-1}\) e atividade molar de \(2157\ \mathrm{TBq}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Parâmetros Termodinâmicos
Capacidade Calorífica e Dados Relacionados
Valores diretos de capacidade calorífica não estão disponíveis no contexto atual dos dados. Parâmetros energéticos de mudança de fase reportados incluem calor de vaporização de \(1390\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\) e calor de sublimação de \(1640\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\). A entropia de vaporização é reportada como \(54,0\ \mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\).
Entalpia e Energia Livre de Gibbs
Não há valores experimentalmente estabelecidos para entalpia padrão de formação ou energia livre de Gibbs para espécies de referência contendo trítio disponíveis no contexto atual dos dados.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número CAS: 10028-17-8
- Número da Comunidade Europeia (EC): 233-070-8
- UNII: YGG3Y3DAG1
- ChEBI: CHEBI:29298
- ID da substância DSSTox: DTXSID80881374
- InChI: InChI=1S/H2/h1H/i1+2T
- InChIKey: UFHFLCQGNIYNRP-JMRXTUGHSA-N
- SMILES: [3H][3H]
Sinônimos e Nomes Comuns
Sinônimos e nomes comuns encontrados para a substância incluem: Trítio; Hidrogênio-3; ditrítio; (3H2) dihidrogênio; Trítio molecular; Trítio, Radioativo; Molécula de Trítio; HIDROGÊNIO, ISÓTOPO DE MASSA 3.
Aplicações Industriais e Comerciais
Principais Setores de Utilização
O trítio é utilizado onde sua radioetiquetagem ou emissão beta de baixa energia é vantajosa: tecnologia de armamento nuclear (aumento do rendimento e aplicações de fusão), dispositivos radioluminescentes e sinalização autoluminescente, aplicações como radiotraçador em hidrologia, pesquisas ambientais e biológicas, e certas aplicações analíticas/detetivas. É produzido comercialmente por irradiação de nêutrons em materiais contendo lítio-6 e também é gerado em sistemas de reatores através da captura de nêutrons pelo deutério.
Exemplos Típicos de Aplicação
- Fontes radioluminescentes: trítio misturado com fósforos fornece fontes de luz de baixo nível e longa duração para placas de saída, mostradores de instrumentos e dispositivos de mira.
- Radiotraçador e rotulagem: compostos rotulados com trítio são amplamente usados em estudos bioquímicos e ambientais como traçadores, porque o trítio emite radiação beta sem raios gama acompanhantes.
- Tecnologia de fusão e nuclear: o trítio serve como componente de combustível ou reativo de fusão e como agente impulsionador em certos sistemas de armamento.
- Usos em pesquisa e processos: calibração de equipamentos de detecção, fontes para detectores de captura eletrônica e pesquisa radioquímica especializada.
Se for necessário um resumo conciso de aplicações para fins de aquisição ou especificação, a seleção é tipicamente orientada pela atividade desejada (atividade específica ou molar), forma química (gás, hidrureto metálico ou HTO aquoso) e necessidades de contenção/embalagem.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Considerações sobre Armazenamento e Manuseio
O trítio apresenta desafios tanto radiológicos quanto de compatibilidade de materiais. Considerações principais: - Formas e contenção: o trítio elementar (T2/HT) é um gás inflamável e difusivo; a água tritiada (HTO) comporta-se quimicamente como água comum e é a principal via para absorção biológica. Formas gasosas requerem contenção hermética, de baixa permeabilidade e vasos com pressão dimensionados para mitigar fragilização e acúmulo de hélio devido à decaimento. - Compatibilidade de materiais: o trítio difunde facilmente através de muitos polímeros e certos metais; muitos aços e metais formadores de hidruretos não são adequados para serviço prolongado devido à fragilização por hidrogênio ou formação de hidruretos. Polímeros podem absorver trítio e sofrer degradação radiolítica; polímeros de engenharia comuns (ex.: LDPE, PTFE) apresentam permeabilidade ou degradação radiolítica e devem ser escolhidos somente após avaliação de compatibilidade. - Formatos de armazenamento: o trítio pode ser armazenado como gás em ampolas/cilindros pressurizados, ligado em tritídeos metálicos, ou como água tritiada em duplo sistema de contenção. O armazenamento em tritídeos metálicos reduz o volume de gás livre, mas pode introduzir partículas pirofóricas de metal ou complicações na recuperação devido a ligas. - Controle de vazamentos e derramamentos: liberações de HTO requerem monitoramento de contaminação aérea e superficial; medidas de controle incluem isolamento, absorventes para líquidos e contenção/ventilação por meio de armadilhas para trítio (ex.: borbulhadores de água) para correntes de exaustão.
Para informações detalhadas sobre riscos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
Exposição Ocupacional e Medidas de Proteção
- Características radiológicas: o trítio é um emissor beta fraco cuja radiação não penetra a pele íntegra; o principal risco é a contaminação interna por inalação, ingestão ou absorção dérmica (particularmente para HTO).
- Comportamento biológico e monitoramento: a água tritiada distribui-se rapidamente na água corpórea e tem meia-vida biológica curta em humanos, normalmente da ordem de dias (valores comumente relatados na faixa de vários até ~14 dias para o componente água do corpo, com componentes de retenção mais longos para trítio ligado organicamente). A bioensaio em urina por contagem em cintilação líquida é o método rotineiro de monitoramento para exposição ocupacional.
- Limites de exposição e controles: limites regulatórios conservadores e quantidades derivadas são usados para planejamento do trabalho (exemplos incluem valor máximo permissível de carga corporal reportado como \(37\ \mathrm{MBq}\) (equivalente a \(1\ \mathrm{mCi}\)) e valores guida regulatórios para água potável em \(20{,}000\ \mathrm{pCi}\,\mathrm{L}^{-1}\)). Conceitos de concentração aérea derivada são aplicados para definir níveis aceitáveis de aerossóis para exposição ocupacional contínua; controles de engenharia, cabines de luvas, capelas com armadilhas para trítio ou sistemas de borbulhadores, e contenção rigorosa são recomendados para trabalho com quantidades na faixa de curies.
- Equipamento de proteção individual (EPI): a seleção enfatiza a prevenção da absorção interna e controle da contaminação de superfícies. Para trítio em aerossol ou atividade significativa, respiradores com fornecimento de ar (SCBA ou respiradores faciais completos com ar suprido) são eficazes; procedimentos laboratoriais comumente utilizam cabines de luvas, material descartável, vestuário de proteção, e monitoramento frequente com troca de luvas contaminadas. Consumo forçado de líquidos e diuréticos podem ser usados clinicamente para reduzir o tempo biológico de residência após ingestão inadvertida elevada.
- Emergência e descontaminação: remoção imediata da exposição, remoção de roupas contaminadas e lavagem completa são passos primários. Para ingestão interna significativa, o manejo médico é focado em cuidados de suporte e mitigação da dose (ex.: administração forçada de líquidos). A gestão de resíduos contaminados com trítio segue tipicamente práticas estabelecidas para resíduos radioativos e pode incluir solidificação de resíduos aquosos antes da disposição final.
Para protocolos operacionais detalhados e metodologias de avaliação de dose, as instalações devem usar programas estabelecidos de proteção radiológica, pessoal treinado em segurança radiológica e os enquadramentos legais e regulamentares aplicáveis.
