ההבדל בין איזוטופים של אותו יסוד

אלמנטים מובחנים על פי מספר הפרוטונים בגרעין שלהם. למימן, למשל, יש פרוטון אחד בגרעין, ואילו לזהב 79. לפרוטונים יש מטען חיובי ושוקלים יחידת מסה אטומית אחת. גרעינים מכילים בדרך כלל גם נויטרונים, שמשקלם זהה לזה של פרוטונים, אך אין להם מטען.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

שני אטומים המכילים מספר זהה של פרוטונים אך מספר שונה של נויטרונים הם איזוטופים של אותו יסוד. ההמונים שלהם שונים, אך הם מגיבים באותה צורה כימית.

איזוטופים בדרך כלל לא מקבלים שמות מיוחדים, למעט דאוטריום וטריטיום, שהם איזוטופים מימן. במקום זאת, איזוטופים פשוט מתויגים על פי מספר המסה האטומי שלהם. מספר זה מתייחס למסת הגרעין של היסוד. מכיוון שלפרוטונים ונייטרונים יש משקל זהה בערך, מספר המסה האטומי הוא פשוט סכום הפרוטונים והנייטרונים בגרעין. לכל הפחמן שישה פרוטונים, אך לאיזוטופים שונים יש מספר שונה של נויטרונים. פחמן 12 הוא הנפוץ ביותר, עם שישה נויטרונים, אך פחמן -13 ופחמן -14 - עם שבעה ושמונה נויטרונים בהתאמה - מופיעים גם באופן טבעי.

מטענים חיוביים ושליליים מושכים. כדי שאטום או מולקולה יהיו יציבים, עליה להיות מטען נטו של אפס, כלומר המטענים החיוביים והשליליים מבטלים זה את זה. מספר הפרוטונים הטעונים באופן חיובי בגרעין קובע את מספר האלקטרונים הטעונים שלילית המקיפים את הגרעין. תגובות כימיות מונעות על ידי האינטראקציה בין המטענים החיוביים והשליליים - הפרוטונים והאלקטרונים - של אטומים שונים. מכיוון שנויטרונים אינם חיוביים או שליליים, הם אינם משפיעים על תגובות כימיות. במילים אחרות, איזוטופים שונים אינם מתנהגים בצורה שונה במהלך תגובות כימיות או בעת יצירת תרכובות. הם נבדלים רק לפי משקל.

הטבלה המחזורית מפרטת את המסה האטומית של כל יסוד. בדרך כלל, מספר זה הוא מספר עשרוני ולא מספר שלם. זה לא בגלל שאטום בודד של מימן שוקל 1.0079 יחידות מסה אטומיות - נויטרונים ופרוטונים שוקלים כל יחידת מסה אטומית אחת, כך שלכל אטום נתון יש ערך שלם למסה. המספר המופיע בטבלה המחזורית הוא ממוצע משוקלל של האיזוטופים הטבעיים של אלמנט. כמעט לכל המימן יש רק פרוטון אחד וללא נויטרונים, אך באחוז קטן של מימן יש נויטרונים אחד או שניים והוא נקרא דויטריום או טריטיום. איזוטופים כבדים אלה מעקמים את המשקל הממוצע מעט גבוה יותר.

שילובים מסוימים של פרוטונים ונויטרונים יציבים פחות או יותר מאחרים. באופן כללי, תדירות האיזוטופ בטבע נקבעת על ידי יציבותו. האיזוטופים היציבים ביותר הם גם הנפוצים ביותר. איזוטופים מסוימים אינם יציבים עד כדי היותם רדיואקטיביים, כלומר הם מתפרקים לאורך זמן לאלמנט או איזוטופ אחר ומשחררים קרינה כתוצר לוואי. פחמן 14 וטריטיום, למשל, שניהם רדיואקטיביים. איזוטופים מסוימים רדיואקטיביים במיוחד אינם קיימים בטבע מכיוון שהם מתרוקנים מהר מדי, אך אחרים, כמו פחמן 14, מתפוררים באטיות ומתרחשים באופן טבעי.