Hvad er en isotop?

Hvert element har et unikt antal protoner, betegnet med dets atomnummer og dets position i det periodiske system. Udover protoner indeholder kernerne i alle grundstoffer, med undtagelse af hydrogen, også neutroner, som er elektrisk neutrale partikler med samme masse som protoner. Antallet af protoner i kernen i et bestemt element ændres aldrig, ellers ville det blive et andet element. Antallet af neutroner kan dog ændre sig. Hver variation i antallet af neutroner i kernen af ​​et bestemt element er en anden isotop af dette element.

Ordet "isotop" kommer fra de græske ord isos (lige) og topos (sted), som betyder, at isotoper af et element indtager det samme sted i det periodiske system, selvom de har forskellige atommasser. I modsætning til atomnummer, som er lig med antallet af protoner i kernen, er atommassen massen af ​​alle protoner og neutroner.

En måde at betegne en isotop er at skrive elementets symbol efterfulgt af et tal, der angiver det samlede antal nukleoner i sin kerne. For eksempel har en isotop af kulstof 6 protoner og 6 neutroner i sin kerne, så du kan betegne den som C-12. En anden isotop, C-14, har to ekstra neutroner.

En anden måde at betegne isotoper på er med abonnementer og overskrifter før elementets symbol. Ved hjælp af denne metode betegner du carbon-12 som ¹²₆C og carbon-14 som ¹⁴₆C. Subskriptet er atomnummeret, og overskriften er atommassen.

Hvert element, der forekommer i naturen, har flere isotopformer, og forskere har formået at syntetisere mange flere i laboratoriet. Alt i alt er der 275 isotoper af de stabile elementer og omkring 800 radioaktive isotoper. Fordi hver isotop har en anden atommasse, er den atommasse, der er anført for hvert element i det periodiske system et gennemsnit af masserne af alle isotoper vægtet med den samlede procentdel af hver isotop, der forekommer i natur.

For eksempel består hydrogenkernen i sin mest basale form af en enkelt proton, men der er to naturligt forekommende isotoper, deuterium (²₁H), som har en proton, og tritium (³₁H), som har to. Da formen uden protoner er langt den mest rigelige, er den gennemsnitlige atommasse af brint ikke meget forskellig fra 1. Det er 1.008.

Atomer er mest stabile, når antallet af protoner og neutroner i kernen er ens. Tilføjelse af en ekstra neutron forstyrrer ofte ikke denne stabilitet, men når du tilføjer to eller flere, er den bindende energi, der holder nukleoner sammen, muligvis ikke stærk nok til at holde dem. Atomerne kaster de ekstra neutroner af og med dem en vis mængde energi. Denne proces er radioaktivitet.

Alle grundstoffer med atomnumre højere end 83 er radioaktive på grund af det store antal nukleoner i deres kerner. Når et atom mister en neutron for at vende tilbage til en mere stabil konfiguration, ændres dets kemiske egenskaber ikke. Imidlertid kan nogle af de tungere elementer kaste en proton for at opnå en mere stabil konfiguration. Denne proces er transmutation, fordi atomet skifter til et andet element, når det mister en proton. Når dette sker, er det atom, der gennemgår ændringen, den overordnede isotop, og den der er tilbage efter det radioaktive henfald er datterisotopen. Et eksempel på transmutation er henfaldet af uran-238 til thorium-234.