Gli isotopi sono atomi con lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni. In altre parole, gli isotopi hanno pesi atomici diversi. Gli isotopi sono forme diverse di un singolo elemento.
Ci sono 275 isotopi degli 81 elementi stabili. Esistono oltre 800 isotopi radioattivi, alcuni naturali e altri sintetici. Ogni elemento della tavola periodica ha molteplici forme di isotopi. Le proprietà chimiche degli isotopi di un singolo elemento tendono ad essere quasi identiche. L'eccezione sarebbero gli isotopi dell'idrogeno poiché il numero di neutroni ha un effetto così significativo sulla dimensione del nucleo di idrogeno. Le proprietà fisiche degli isotopi sono diverse l'una dall'altra poiché queste proprietà spesso dipendono dalla massa.
Ad eccezione dell'idrogeno, gli isotopi più abbondanti degli elementi naturali hanno lo stesso numero di protoni e neutroni. La forma più abbondante di idrogeno è il protio, che ha un protone e nessun neutrone.
Il numero di massa di un isotopo è il numero totale di protoni e neutroni in un nucleo atomico.
Ci sono un paio di modi comuni per indicare gli isotopi:
1. Elencare il numero di massa di un elemento dopo il nome o il simbolo dell'elemento. Ad esempio, un isotopo con 6 protoni e 6 neutroni è carbonio-12 o C-12. Un isotopo con 6 protoni e 7 neutroni è il carbonio-13 o C-16. Nota che il numero di massa di due isotopi può essere lo stesso, anche se sono elementi diversi. Ad esempio, potresti avere carbonio-14 e azoto-14.
2. Il numero di massa può essere indicato nella parte in alto a sinistra del simbolo di un elemento. Ad esempio, gli isotopi dell'idrogeno possono essere scritti 1 H, 2 H e 3 H.
Il carbonio 12 e il carbonio 14 sono isotopi del carbonio, uno con 6 neutroni e uno con 8 neutroni (entrambi con 6 protoni). Il carbonio-12 è un isotopo stabile, mentre il carbonio-14 è un isotopo radioattivo.
L'uranio-235 e l'uranio-238 si trovano naturalmente nella crosta terrestre. Entrambi hanno una lunga emivita. L'uranio-234 si forma come prodotto di decadimento.
L'idrogeno ha tre isotopi.
Quando i radioisotopi subiscono un decadimento radioattivo, l'isotopo iniziale può essere diverso dall'isotopo risultante. L'isotopo iniziale è chiamato isotopo genitore, mentre gli atomi prodotti dalla reazione sono chiamati isotopi figli. Può risultare più di un tipo di isotopo figlia.
Ad esempio, quando l'U-238 decade in Th-234, l'atomo di uranio è l'isotopo genitore, mentre l'atomo di torio è l'isotopo figlio.
Gli isotopi stabili hanno una combinazione stabile protone-neutrone e non mostrano alcun segno di decadimento. Questa stabilità deriva dal numero di neutroni presenti in un atomo. Se un atomo ha troppi o troppo pochi neutroni, è instabile e tende a disintegrarsi. Poiché gli isotopi stabili non decadono, non producono radiazioni oi rischi per la salute associati.
Gli isotopi radioattivi hanno una combinazione instabile di protoni e neutroni. Questi isotopi decadono, emettendo radiazioni che includono raggi alfa, beta e gamma. Gli scienziati classificano gli isotopi radioattivi in base al loro processo di creazione: longevi, cosmogenici, antropogenici e radiogeni.
