同位体は、陽子の数は同じですが、中性子の数が異なる原子です。言い換えれば、同位体は異なる原子量を持っています。同位体は、単一の要素のさまざまな形式です。
81 の安定した要素の 275 の同位体があります。 800 以上の放射性同位体があり、その中には天然のものと合成のものがあります。周期表のすべての元素には、複数の同位体の形があります。単一元素の同位体の化学的性質は、ほぼ同じになる傾向があります。中性子の数は水素原子核のサイズに非常に大きな影響を与えるため、例外は水素の同位体です。同位体の物理的性質は質量に依存することが多いため、互いに異なります。
水素を除いて、天然元素の最も豊富な同位体は、同じ数の陽子と中性子を持っています。水素の最も豊富な形態はプロチウムで、陽子が 1 つあり、中性子はありません。
同位体の質量数は、原子核内の陽子と中性子の総数です。
同位体を示す一般的な方法がいくつかあります。
1. 元素名または元素記号の後に元素の質量数を並べます。たとえば、6 つの陽子と 6 つの中性子を持つ同位体は、炭素 12 または C-12 です。 6 つの陽子と 7 つの中性子を持つ同位体は、炭素 13 または C-16 です。 2 つの同位体の質量数は、それらが異なる元素であっても同じである可能性があることに注意してください。たとえば、炭素 14 と窒素 14 を使用できます。
2. 元素記号の左上に質量数を記載することがあります。たとえば、水素の同位体は1 H、 2 H、および3 H と表記される場合があります。
炭素 12 と炭素 14 は炭素の同位体で、1 つは 6 個の中性子、もう 1 つは 8 個の中性子 (両方とも 6 個の陽子) です。炭素 12 は安定同位体で、炭素 14 は放射性同位体です。
ウラン 235 とウラン 238 は、地球の地殻で自然に発生します。どちらも半減期が長い。ウラン 234 は崩壊生成物として形成されます。
水素には3つの同位体があります。
放射性同位体が放射性崩壊を受けると、最初の同位体は結果として得られる同位体とは異なる場合があります。最初の同位体は親同位体と呼ばれ、反応によって生成された原子は娘同位体と呼ばれます。複数のタイプの娘同位体が生じる場合があります。
例として、U-238 が崩壊して Th-234 になるとき、ウラン原子は親同位体であり、トリウム原子は娘同位体です。
安定同位体は陽子と中性子の組み合わせが安定しており、崩壊の兆候を示しません。この安定性は、原子に存在する中性子の数に由来します。原子に中性子が多すぎたり少なすぎたりすると、原子は不安定になり、崩壊する傾向があります。安定同位体は崩壊しないため、放射線やそれに関連する健康リスクは発生しません。
放射性同位体には、陽子と中性子の不安定な組み合わせがあります。これらの同位体は崩壊し、アルファ線、ベータ線、ガンマ線を含む放射線を放出します。科学者は、放射性同位体をその作成プロセスに従って分類します: 長寿命、宇宙発生、人為的および放射性。
