Mely elemek az izotópok?

Minden elem izotóp. Bár egy adott elem összes atomjának azonos az atomszáma (protonok száma), az atomtömeg (a protonok és a neutronok száma együtt) változó. Az "izotóp" kifejezés az atomtömeg ezen változására utal - két azonos protonszámú és eltérő számú neutronú atom ugyanazon elem két izotópja.

A protonok pozitív töltésű részecskék az atommagban. Az atom, mint egész, semleges töltést hordoz, így minden pozitív töltésű protont egy negatív töltésű részecske egyensúlyoz. Ezek a negatív részecskék - elektronok - a magon kívül keringenek. Az elektronok pálya-konfigurációja meghatározza, hogy az atom hogyan reagál és kötődik más atomokhoz, minden elemnek megadva a sajátos kémiai és fizikai jellemzőit. Minden elemnek egyedi atomszáma van, amely a periódusos rendszer kémiai rövidítése fölé van nyomtatva.

A neutronok olyan szubatomi részecskék, amelyek nem töltenek fel töltést, így az atommagban található neutronok száma nem befolyásolja az elektronok számát vagy azok pályájának konfigurációját. Két azonos protonszámú és eltérő neutronszámú atomnak ugyanazok a fizikai és kémiai tulajdonságai lesznek, de eltérő az atomtömege. Ez a két atom ugyanazon elem különböző izotópjai. Például a hidrogén leggyakoribb izotópja a H-1, vagyis az atomnak egyetlen protonja van és nincs neutronja, de léteznek H-2 és H-3 izotópok is, egy és két neutronral. A periódusos rendszer megadja az elem átlagos atomtömegét az elem kémiai szimbóluma alatt.

Az atom nehezebb izotópjai gyakran instabilak, és idővel könnyebb izotópokra bomlanak. Ez az atomi bomlás energiát szabadít fel alfa, béta és gamma sugárzás formájában. A hidrogén-3 például radioaktív és hidrogén-2-re bomlik. Minden elem radioaktív izotópokkal rendelkezik, amelyek változó sebességgel bomlanak. A bomlási sebességet felezési idő alatt mérjük - annyi idő, amely alatt egy adott elem mintájában lévő radioaktív izotópok fele könnyebb izotópokká bomlik. A hidrogén-3 felezési ideje 12,32 év.

A kutatók és az egészségügyi szakemberek széles körben használják a radioaktív izotópokat. A természetben előforduló radioaktív szén-14 izotóp mennyiségének mérésével a régészek és paleontológusok meghatározhatják egy kövület vagy műtárgy hozzávetőleges életkorát. Az orvosok a jód-131 és a bárium-137 izotópot használják radioaktív nyomjelzők a szívproblémák, agydaganatok és egyéb rendellenességek észlelésére, és a kobalt-60 sugárforrásként szolgál a rákos daganatok kialakulásának megállítására.