אילו אלמנטים הם איזוטופים?

כל האלמנטים הם איזוטופים. למרות שלכל האטומים של יסוד נתון יש מספר אטומי זהה (מספר פרוטונים), משקל האטום (מספר הפרוטונים והניטרונים יחד) משתנה. המונח "איזוטופ" מתייחס לשינוי זה במשקל האטומי - שני אטומים בעלי מספר זהה של פרוטונים ומספר שונה של נויטרונים הם שני איזוטופים של אותו יסוד.

פרוטונים הם חלקיקים בעלי טעינה חיובית בגרעין האטום. אטום, ככלל, נושא מטען ניטרלי, כך שכל פרוטון טעון חיובי מאוזן על ידי חלקיק טעון שלילי. חלקיקים שליליים אלה - אלקטרונים - מקיפים מחוץ לגרעין. תצורת מסלוליהם של האלקטרונים קובעת כיצד אטום יגיב ויקשר לאטומים אחרים, מה שמעניק לכל יסוד את המאפיינים הכימיים והפיזיקליים הספציפיים שלו. לכל יסוד מספר אטומי ייחודי המודפס מעל הקיצור הכימי בטבלה המחזורית.

נויטרונים הם חלקיקים תת אטומיים שאינם נושאים מטען, ולכן מספר הנייטרונים בגרעין האטום אינו משפיע על מספר האלקטרונים או על תצורתם במסלול. שני אטומים עם מספר זהה של פרוטונים ומספר שונה של נויטרונים יהיו בעלי אותם תכונות פיזיקליות וכימיות אך משקלים אטומיים שונים. שני אטומים אלה הם איזוטופים שונים של אותו יסוד. לדוגמא, האיזוטופ הנפוץ ביותר של מימן הוא H-1, כלומר באטום יש פרוטון אחד ואין נויטרונים, אך קיימים גם איזוטופים H-2 ו- H-3, עם נויטרונים אחד ושני בהתאמה. הטבלה המחזורית נותנת את משקל האטום הממוצע של יסוד מתחת לסמל הכימי של היסוד.

איזוטופים כבדים יותר של אטום לעיתים אינם יציבים ויתפרקו לאיזוטופים קלים יותר לאורך זמן. ריקבון אטומי זה משחרר אנרגיה בצורה של קרינת אלפא, בטא וגמא. מימן -3, למשל, הוא רדיואקטיבי ויתפרק למימן -2. לכל היסודות יש איזוטופים רדיואקטיביים שמתפוררים בקצב משתנה. קצב הריקבון נמדד במחצית החיים - משך הזמן שלוקח למחצית האיזוטופים הרדיואקטיביים במדגם של אלמנט נתון להתפורר לאיזוטופים קלים יותר. מחצית החיים של מימן -3 היא 12.32 שנים.

חוקרים ואנשי מקצוע בתחום הרפואה עושים שימוש נרחב באיזוטופים רדיואקטיביים. על ידי מדידת כמות האיזוטופ הרדיואקטיבי הטבעי פחמן 14, ארכיאולוגים ופליאונטולוגים יכולים לקבוע את הגיל המשוער של מאובן או חפץ. רופאים משתמשים באיזוטופים יוד -131 ובריום -137 כמו נותבים רדיואקטיביים לאיתור בעיות לב, גידולים במוח וחריגות אחרות, וקובלט -60 משמש כמקור קרינה לעצירת התפתחות גידולים סרטניים.