מהי איזוטופ?

לכל יסוד יש מספר פרוטונים ייחודי, המסומן במספר האטומי שלו ובמיקומו בטבלה המחזורית. מלבד פרוטונים, הגרעינים של כל היסודות, למעט מימן, מכילים גם נויטרונים, שהם חלקיקים ניטרליים מבחינה חשמלית עם מסה זהה לפרוטונים. מספר הפרוטונים בגרעין של יסוד מסוים לעולם לא משתנה, או שהוא יהפוך לאלמנט אחר. עם זאת, מספר הנויטרונים יכול להשתנות. כל וריאציה במספר הנייטרונים בגרעין של יסוד מסוים היא איזוטופ שונה של אותו יסוד.

המילה "איזוטופ" באה מהמילים ביוונית isos (שווה) ו טופוס (מקום), המסמנים כי איזוטופים של יסוד תופסים את אותו מקום בטבלה המחזורית, למרות שיש להם מסות אטומיות שונות. בניגוד למספר האטומי, השווה למספר הפרוטונים בגרעין, המסה האטומית היא המסה של כל הפרוטונים והנייטרונים.

אחת הדרכים לציון איזוטופ היא לכתוב את סמל היסוד ואחריו מספר המציין את המספר הכולל של הגרעינים בגרעין שלו. לדוגמא, איזוטופ אחד של פחמן כולל 6 פרוטונים ו -6 נויטרונים בגרעין שלו, כך שתוכל לציין אותו כ- C-12. לאיזוטופ אחר, C-14, יש שני נויטרונים נוספים.

דרך נוספת לציון איזוטופים היא באמצעות כתבי-משנה וסופר-טקסטים לפני סמל היסוד. בשיטה זו היית מציין פחמן 12 כ-

לכל יסוד המתרחש בטבע יש צורות איזוטופ מרובות, ומדענים הצליחו לסנתז רבים נוספים במעבדה. בסך הכל יש 275 איזוטופים של היסודות היציבים וכ 800 איזוטופים רדיואקטיביים. מכיוון שלכל איזוטופ יש מסה אטומית שונה, המסה האטומית הרשומה עבור כל יסוד בטבלה המחזורית היא ממוצע של מסות כל האיזוטופים המשוקללים באחוז הכולל של כל איזוטופ המתרחש ב טֶבַע.

לדוגמא, בצורתו הבסיסית ביותר, גרעין המימן מורכב מפרוטון יחיד, אך ישנם שני איזוטופים המופיעים באופן טבעי, דאוטריום (²₁H), שיש לו פרוטון אחד, וטריטיום (³₁H), שיש לו שניים. מכיוון שהצורה שאין בה פרוטונים היא השכיחה ביותר, המסה האטומית הממוצעת של מימן אינה שונה בהרבה מ -1. זה 1.008.

האטומים יציבים ביותר כאשר מספר הפרוטונים והניטרונים בגרעין שווים. הוספת נויטרון נוסף לעיתים קרובות אינה מפרה את היציבות הזו, אך כשמוסיפים שניים או יותר, ייתכן שאנרגיית הקישור השומרת על גרעינים לא תהיה חזקה דיה להחזיק אותם. האטומים זורקים את הנויטרונים הנוספים ואיתם כמות מסוימת של אנרגיה. תהליך זה הוא רדיואקטיביות.

כל היסודות עם מספרים אטומיים הגבוהים מ- 83 הם רדיואקטיביים בגלל המספר הגדול של הגרעינים בגרעינים שלהם. כאשר אטום מאבד נויטרון כדי לחזור לתצורה יציבה יותר, התכונות הכימיות שלו אינן משתנות. עם זאת, חלק מהאלמנטים הכבדים יותר עשויים להשיל פרוטון כדי להשיג תצורה יציבה יותר. תהליך זה הוא טרנסמולציה מכיוון שהאטום משתנה לאלמנט אחר כאשר הוא מאבד פרוטון. כשזה קורה, האטום שעובר את השינוי הוא האיזוטופ ההורי, וזה שנותר לאחר הריקבון הרדיואקטיבי הוא איזוטופ הבת. דוגמה לתמורה היא ריקבון אורניום -238 לתוריום -234.