Isotopen zijn atomen met hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen. Met andere woorden, de isotopen hebben verschillende atoomgewichten. Isotopen zijn verschillende vormen van een enkel element.
Er zijn 275 isotopen van de 81 stabiele elementen. Er zijn meer dan 800 radioactieve isotopen, waarvan sommige natuurlijk en sommige synthetisch zijn. Elk element op het periodiek systeem heeft meerdere isotopenvormen. De chemische eigenschappen van isotopen van een enkel element zijn meestal bijna identiek. De uitzondering zijn de isotopen van waterstof, aangezien het aantal neutronen zo'n significant effect heeft op de grootte van de waterstofkern. De fysische eigenschappen van isotopen verschillen van elkaar, omdat deze eigenschappen vaak afhankelijk zijn van de massa.
Met uitzondering van waterstof hebben de meest voorkomende isotopen van de natuurlijke elementen hetzelfde aantal protonen en neutronen. De meest voorkomende vorm van waterstof is protium, dat één proton en geen neutronen heeft.
Het massagetal van een isotoop is het totale aantal protonen en neutronen in een atoomkern.
Er zijn een aantal veelvoorkomende manieren om isotopen aan te geven:
1. Noem het massagetal van een element achter de naam of het elementsymbool. Een isotoop met 6 protonen en 6 neutronen is bijvoorbeeld koolstof-12 of C-12. Een isotoop met 6 protonen en 7 neutronen is Carbon-13 of C-16. Merk op dat het massagetal van twee isotopen hetzelfde kan zijn, ook al zijn het verschillende elementen. U kunt bijvoorbeeld koolstof-14 en stikstof-14 hebben.
2. Het massagetal kan in de linkerbovenhoek van een elementsymbool worden gegeven. De isotopen van waterstof kunnen bijvoorbeeld worden geschreven als 1 H, 2 H en 3 H.
Koolstof 12 en koolstof 14 zijn isotopen van koolstof, één met 6 neutronen en één met 8 neutronen (beide met 6 protonen). Koolstof-12 is een stabiele isotoop, terwijl koolstof-14 een radioactieve isotoop is.
Uranium-235 en uranium-238 komen van nature voor in de aardkorst. Beide hebben een lange halfwaardetijd. Uranium-234 vormt zich als vervalproduct.
Waterstof heeft drie isotopen.
Wanneer radio-isotopen radioactief verval ondergaan, kan de initiële isotoop verschillen van de resulterende isotoop. De initiële isotoop wordt de ouderisotoop genoemd, terwijl de atomen die door de reactie worden geproduceerd, dochterisotopen worden genoemd. Er kan meer dan één type dochterisotoop ontstaan.
Als U-238 bijvoorbeeld vervalt in Th-234, is het uraniumatoom de ouderisotopen, terwijl het thoriumatoom de dochterisotoop is.
Stabiele isotopen hebben een stabiele proton-neutronencombinatie en vertonen geen tekenen van verval. Deze stabiliteit komt van het aantal neutronen dat in een atoom aanwezig is. Als een atoom te veel of te weinig neutronen heeft, is het onstabiel en heeft het de neiging om te desintegreren. Omdat stabiele isotopen niet vervallen, produceren ze geen straling of de bijbehorende gezondheidsrisico's.
Radioactieve isotopen hebben een onstabiele combinatie van protonen en neutronen. Deze isotopen vervallen en zenden straling uit die alfa-, bèta- en gammastraling omvat. Wetenschappers classificeren radioactieve isotopen volgens hun ontstaansproces: langlevend, kosmogeen, antropogeen en radiogeen.
