Co je to izotop?

Každý prvek má jedinečný počet protonů, označený atomovým číslem a umístěním v periodické tabulce. Kromě protonů obsahují jádra všech prvků, s výjimkou vodíku, také neutrony, což jsou elektricky neutrální částice se stejnou hmotností jako protony. Počet protonů v jádru konkrétního prvku se nikdy nemění, jinak by se z něj stal jiný prvek. Počet neutronů se však může změnit. Každá variace v počtu neutronů v jádru konkrétního prvku je odlišným izotopem tohoto prvku.

Slovo „izotop“ pochází z řeckých slov isos (stejné) a topos (místo), což znamená, že izotopy prvku zaujímají stejné místo v periodické tabulce, i když mají různé atomové hmotnosti. Na rozdíl od atomového čísla, které se rovná počtu protonů v jádru, atomová hmotnost je hmotnost všech protonů a neutronů.

Jedním ze způsobů, jak označit izotop, je napsat symbol prvku následovaný číslem, které označuje celkový počet nukleonů v jeho jádru. Například jeden izotop uhlíku má ve svém jádru 6 protonů a 6 neutronů, takže jej můžete označit jako C-12. Další izotop, C-14, má dva další neutrony.

Další způsob, jak označit izotopy, je pomocí dolních a horních indexů před symbolem prvku. Použitím této metody byste označili uhlík-12 jako ¹²₆C a uhlík-14 jako ¹⁴₆C. Dolní index je atomové číslo a horní index je atomová hmotnost.

Každý prvek, který se vyskytuje v přírodě, má několik izotopových forem a vědcům se v laboratoři podařilo syntetizovat mnohem více. Všechno, existuje 275 izotopů stabilních prvků a asi 800 radioaktivních izotopů. Protože každý izotop má jinou atomovou hmotnost, atomová hmotnost uvedená pro každý prvek v periodické tabulce je průměr hmotností všech izotopů vážený celkovým procentem každého izotopu, který se vyskytuje v Příroda.

Například ve své nejzákladnější formě tvoří vodíkové jádro jeden proton, ale existují dva přirozeně se vyskytující izotopy, deuterium (²₁H), který má jeden proton, a tritium (³₁H), který má dva. Protože forma neobsahující žádné protony je zdaleka nejhojnější, průměrná atomová hmotnost vodíku se příliš neliší od 1. Je to 1,008.

Atomy jsou nejstabilnější, když je počet protonů a neutronů v jádru stejný. Přidání dalšího neutronu často tuto stabilitu nenaruší, ale když přidáte dva nebo více, vazebná energie, která drží nukleony pohromadě, nemusí být dostatečně silná, aby je udržela. Atomy odhodí další neutrony as nimi i určité množství energie. Tímto procesem je radioaktivita.

Všechny prvky s atomovým číslem vyšším než 83 jsou radioaktivní z důvodu velkého počtu nukleonů v jejich jádrech. Když atom ztratí neutron, aby se vrátil ke stabilnější konfiguraci, jeho chemické vlastnosti se nezmění. Některé z těžších prvků však mohou vrhnout proton, aby dosáhly stabilnější konfigurace. Tento proces je transmutace, protože atom se změní na jiný prvek, když ztratí proton. Když k tomu dojde, atom, který prochází změnou, je mateřským izotopem a ten, který zbyl po radioaktivním rozpadu, je dceřinným izotopem. Příkladem transmutace je rozpad uranu-238 na thorium-234.