同じ元素の同位体の違い

元素は、原子核内の陽子の数によって区別されます。 たとえば、水素はその核に1つの陽子を持っていますが、金は79を持っています。 陽子は正電荷を持ち、1原子質量単位の重さがあります。 原子核には通常、陽子とほぼ同じ重さの中性子が含まれていますが、電荷はありません。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

同じ数の陽子を含むが異なる数の中性子を含む2つの原子は、同じ元素の同位体です。 それらの質量は異なりますが、化学的には同じように反応します。

原子質量数

水素同位体である重水素とトリチウムを除いて、同位体には通常特別な名前は付けられていません。 代わりに、同位体はそれらの原子質量数に従って単純にラベル付けされます。 この数は、元素の核の質量を表します。 陽子と中性子の重さはほぼ同じであるため、原子質量数は単に原子核内の陽子と中性子の合計です。 すべての炭素には6つの陽子がありますが、同位体が異なれば中性子の数も異なります。 炭素12が最も一般的で、6つの中性子がありますが、炭素13と炭素14(それぞれ7つと8つの中性子)も自然に発生します。

化学

正と負の電荷が引き付けられます。 原子または分子が安定するためには、正味の電荷がゼロである必要があります。これは、正電荷と負電荷が互いに打ち消し合うことを意味します。 原子核内の正に帯電した陽子の数は、原子核を周回する負に帯電した電子の数を決定します。 化学反応は、異なる原子の正電荷と負電荷(陽子と電子)の間の相互作用によって駆動されます。 中性子は正でも負でもないので、化学反応に影響を与えません。 言い換えれば、異なる同位体は、化学反応中または化合物を形成するときに異なる動作をしません。 それらは重量によってのみ区別されます。

平均同位体質量

周期表には、各元素の原子量が記載されています。 通常、この数値は整数ではなく10進数です。 これは、水素の個々の原子の重量が1.0079原子質量単位であるためではありません。中性子と陽子はそれぞれ1原子質量単位の重量があるため、任意の原子の質量は整数値になります。 周期表に記載されている数値は、元素の天然同位体の加重平均です。 ほぼすべての水素には陽子が1つだけあり、中性子はありませんが、水素のごく一部には1つまたは2つの中性子があり、重水素またはトリチウムと呼ばれます。 これらのより重い同位体は、平均体重をわずかに高く歪めます。

同位体の安定性と発生

陽子と中性子の特定の組み合わせは、他の組み合わせよりも多かれ少なかれ安定しています。 一般的に言えば、自然界の同位体の頻度は、その安定性によって決定されます。 最も安定な同位体も最も一般的です。 特定の同位体は、放射性になるまで不安定です。つまり、時間の経過とともに他の元素または同位体に崩壊し、副産物として放射線を放出します。 たとえば、炭素14とトリチウムはどちらも放射性です。 特定の極端に放射性の同位体は、崩壊が速すぎるため自然界には存在しませんが、炭素14などの他の同位体はゆっくりと崩壊し、自然に発生します。

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