Back to the topics list

izotopy

Izotopy to atomy o tej samej liczbie protonów, ale różnej liczbie neutronów. Innymi słowy, izotopy mają różne masy atomowe. Izotopy to różne formy jednego pierwiastka.

Istnieje 275 izotopów 81 stabilnych pierwiastków. Istnieje ponad 800 izotopów promieniotwórczych, z których część jest naturalna, a część syntetyczna. Każdy pierwiastek w układzie okresowym ma wiele form izotopowych. Właściwości chemiczne izotopów pojedynczego pierwiastka są prawie identyczne. Wyjątkiem byłyby izotopy wodoru, ponieważ liczba neutronów ma tak znaczący wpływ na wielkość jądra wodoru. Fizyczne właściwości izotopów różnią się od siebie, ponieważ właściwości te często zależą od masy.

Z wyjątkiem wodoru, najbardziej rozpowszechnione izotopy pierwiastków naturalnych mają taką samą liczbę protonów i neutronów. Najbardziej rozpowszechnioną formą wodoru jest prot, który ma jeden proton i nie ma neutronów.

Liczba masowa izotopu to całkowita liczba protonów i neutronów w jądrze atomowym.

Notacja izotopowa

Istnieje kilka typowych sposobów oznaczania izotopów:

1. Podaj liczbę masową pierwiastka po jego nazwie lub symbolu pierwiastka. Na przykład izotop z 6 protonami i 6 neutronami to węgiel-12 lub C-12. Izotop z 6 protonami i 7 neutronami to węgiel-13 lub C-16. Zauważ, że liczba masowa dwóch izotopów może być taka sama, mimo że są to różne pierwiastki. Na przykład możesz mieć węgiel-14 i azot-14.

2. Numer masowy może być podany w lewym górnym rogu symbolu pierwiastka. Na przykład izotopy wodoru można zapisać ^{jako 1} H, ² H i ³ H.

Przykłady izotopów

Węgiel 12 i Węgiel 14 to izotopy węgla, jeden z 6 neutronami, a drugi z 8 neutronami (oba z 6 protonami). Węgiel-12 jest stabilnym izotopem, podczas gdy węgiel-14 jest izotopem radioaktywnym.

Uran-235 i uran-238 występują naturalnie w skorupie ziemskiej. Oba mają długi okres półtrwania. Uran-234 tworzy się jako produkt rozpadu.

Wodór ma trzy izotopy.

• ^1H jest najczęstszym izotopem wodoru z obfitością ponad 99,98%. Ponieważ jądro tego izotopu składa się tylko z jednego protonu, nadano mu formalną nazwę protium.
• ^2H jest drugim stabilnym izotopem wodoru, znanym jako deuter i zawiera jeden proton i jeden neutron w swoim jądrze.
• ^3H jest znany jako tryt i zawiera jeden proton i dwa neutrony w swoim jądrze. Jest radioaktywny, rozpada się na hel-3 w wyniku rozpadu β z okresem półtrwania 12,32 lat.

Kluczowe wnioski: izotopy

• Izotopy to próbki pierwiastków o różnej liczbie neutronów w ich atomach.
• Liczba protonów dla różnych izotopów pierwiastka nie zmienia się.
• Nie wszystkie izotopy są promieniotwórcze. Stabilne izotopy albo nigdy się nie rozpadają, albo rozpadają się bardzo powoli. Izotopy promieniotwórcze ulegają rozpadowi.
• Kiedy izotop rozpada się, materiałem wyjściowym jest izotop macierzysty. Powstały materiał jest izotopem pochodnym.

Izotopy macierzyste i córki

Kiedy radioizotopy ulegają rozpadowi radioaktywnemu, początkowy izotop może różnić się od izotopu wynikowego. Początkowy izotop nazywany jest izotopem macierzystym, podczas gdy atomy powstałe w wyniku reakcji nazywane są izotopami potomnymi. Może powstać więcej niż jeden typ izotopu pochodnego.

Na przykład, gdy U-238 rozpada się na Th-234, atom uranu jest izotopem macierzystym, podczas gdy atom toru jest izotopem pochodnym.

Stabilne izotopy

Stabilne izotopy mają stabilną kombinację proton-neutron i nie wykazują żadnych oznak rozpadu. Ta stabilność wynika z liczby neutronów obecnych w atomie. Jeśli atom ma za dużo lub za mało neutronów, jest niestabilny i ma tendencję do rozpadu. Ponieważ stabilne izotopy nie ulegają rozpadowi, nie wytwarzają promieniowania ani związanego z nim zagrożenia dla zdrowia.

Izotopy radioaktywne

Izotopy promieniotwórcze mają niestabilną kombinację protonów i neutronów. Te izotopy rozpadają się, emitując promieniowanie, które obejmuje promienie alfa, beta i gamma. Naukowcy klasyfikują izotopy promieniotwórcze ze względu na proces ich powstawania: długowieczne, kosmogeniczne, antropogeniczne i radiogeniczne.

• Długożyciowe izotopy promieniotwórcze pojawiły się podczas tworzenia Układu Słonecznego.
• Kosmogeniczne izotopy promieniotwórcze powstają w wyniku reakcji atmosfery na promieniowanie kosmiczne emitowane przez gwiazdy.
• Izotopy antropogeniczne pochodzą z działalności jądrowej spowodowanej przez człowieka, takiej jak testowanie broni i produkcja paliwa jądrowego.
• Izotopy promieniotwórcze są końcowym wynikiem rozpadu promieniotwórczego.

Ciekawe fakty o izotopach

• Wiele pierwiastków istnieje tylko w postaci niestabilnej lub radioaktywnej.
• Wszystkie pierwiastki nienaturalne lub stworzone przez człowieka są izotopami promieniotwórczymi.
• Cięższe izotopy reagują wolniej niż lżejsze izotopy tego samego pierwiastka.
• Deuter (izotop wodoru z jednym neutronem) może tworzyć wodę z tlenem. Nazywa się to „ciężką wodą”, ponieważ deuter ma masę dwukrotnie większą niż normalny wodór (protium).
• Dwadzieścia sześć pierwiastków ma tylko jeden stabilny izotop. Pierwiastki te nazywane są „monoizotopowymi”.