რა არის იზოტოპი?

თითოეულ ელემენტს აქვს პროტონის უნიკალური რაოდენობა, რომელიც აღინიშნება მისი ატომური რიცხვით და პერიოდულ სისტემაში არსებული მდგომარეობით. პროტონის გარდა, ყველა ელემენტის ბირთვი, წყალბადის გარდა, შეიცავს ნეიტრონებსაც, რომლებიც ელექტრონულად ნეიტრალური ნაწილაკებია, იგივე პროტონის მასით. პროტონის რაოდენობა კონკრეტული ელემენტის ბირთვში არასოდეს იცვლება, ან ის გახდება განსხვავებული ელემენტი. ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება შეიცვალოს. ნეიტრონების რაოდენობის თითოეული ვარიაცია კონკრეტული ელემენტის ბირთვში არის ამ ელემენტის განსხვავებული იზოტოპი.

სიტყვა "იზოტოპი" ბერძნული სიტყვებიდან მოდის იზოსი (ტოლი) და ტოპოსი (ადგილი), რაც ნიშნავს რომ ელემენტის იზოტოპებს პერიოდულ სისტემაში იგივე ადგილი უჭირავთ, მიუხედავად იმისა, რომ მათ აქვთ სხვადასხვა ატომური მასები. ატომური რიცხვისგან განსხვავებით, რომელიც ტოლია ბირთვში პროტონის რაოდენობისა, ატომური მასა არის ყველა პროტონისა და ნეიტრონის მასა.

იზოტოპის აღნიშვნის ერთ-ერთი გზაა ელემენტის სიმბოლოს დაწერა, რომელსაც მოჰყვება რიცხვი, რომელიც აღნიშნავს მის ბირთვში ნუკლეონების საერთო რაოდენობას. მაგალითად, ნახშირბადის ერთ იზოტოპს აქვს 6 პროტონი და 6 ნეიტრონი თავის ბირთვში, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ აღნიშნოთ როგორც C-12. სხვა იზოტოპს, C-14, აქვს ორი დამატებითი ნეიტრონი.

იზოტოპების აღნიშვნის კიდევ ერთი გზაა ქვეწარწერებით და ზედწერით ელემენტის სიმბოლომდე. ამ მეთოდის გამოყენებით თქვენ ნახავთ ნახშირბად -12-ს, როგორც ¹²₆C და ნახშირბადი -14, როგორც ¹⁴₆გ. ქვენაწერი არის ატომური ნომერი და ზედწერილი არის ატომური მასა.

ბუნებაში მომხდარ ყველა ელემენტს აქვს მრავალი იზოტოპური ფორმა და მეცნიერებმა ლაბორატორიაში ბევრის სინთეზირება მოახერხეს. ყველა, სტაბილური ელემენტების 275 იზოტოპი და დაახლოებით 800 რადიოაქტიური იზოტოპია. იმის გამო, რომ თითოეულ იზოტოპს განსხვავებული ატომური მასა აქვს, პერიოდული სისტემის თითოეული ელემენტისთვის ჩამოთვლილი ატომური მასაა ყველა იზოტოპის მასების საშუალო შეწონილი თითოეული იზოტოპის მთლიანი პროცენტული მაჩვენებლით, რომელიც ხდება ბუნება.

მაგალითად, მისი ყველაზე ძირითადი ფორმით, წყალბადის ბირთვი შედგება ერთი პროტონისგან, მაგრამ არსებობს ორი იზოტოპი, დეიტერიუმი (²₁H), რომელსაც აქვს ერთი პროტონი და ტრიტიუმი (³₁თ), რომელსაც ორი აქვს. რადგან პროტონის შემცველი ფორმა გაცილებით უხვი არ არის, წყალბადის საშუალო ატომური მასა დიდად არ განსხვავდება 1 – ისგან. ეს არის 1.008.

ატომები ყველაზე სტაბილურია, როდესაც ბირთვში პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობა ტოლია. დამატებითი ნეიტრონის დამატება ხშირად არ არღვევს ამ სტაბილურობას, მაგრამ როდესაც დაამატებთ ორს ან მეტს, სავალდებულო ენერგია, რომელიც ნუკლეონებს ერთმანეთთან იკავებს, შეიძლება არ იყოს საკმარისად ძლიერი მათ დასაკავებლად. ატომები გადააგდებენ დამატებით ნეიტრონებს და მათთან ერთად, ენერგიის გარკვეულ რაოდენობას. ეს პროცესია რადიოაქტიურობა.

ყველა ელემენტი, რომელთა ატომური რიცხვი 83-ზე მეტია, რადიოაქტიურია, რადგან მათი ბირთვებში დიდი რაოდენობითაა ნუკლეონები. როდესაც ატომი კარგავს ნეიტრონს, რომ დაბრუნდეს უფრო სტაბილურ კონფიგურაციაში, მისი ქიმიური თვისებები არ იცვლება. ამასთან, ზოგიერთმა მძიმე ელემენტმა შეიძლება დაანგრიოს პროტონი უფრო სტაბილური კონფიგურაციის მისაღწევად. ეს პროცესი ტრანსმუტაციაა, რადგან ატომი იცვლება სხვა ელემენტად, როდესაც იგი კარგავს პროტონს. როდესაც ეს მოხდება, ატომი, რომელსაც ცვლილება ექნება, არის მშობლიური იზოტოპი, ხოლო რადიოაქტიური დაშლის შემდეგ დარჩენილი ქალიშვილი იზოტოპია. ტრანსმუტაციის მაგალითია ურანის -238-ის დაშლა თორიუმ -234-ში.