Pierwiastki są zróżnicowane w zależności od liczby protonów w ich jądrze. Na przykład wodór ma jeden proton w swoim jądrze, podczas gdy złoto ma 79. Protony mają ładunek dodatni i ważą jedną jednostkę masy atomowej. Jądra zwykle zawierają również neutrony, które ważą mniej więcej tyle samo co protony, ale nie mają ładunku.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Dwa atomy zawierające tę samą liczbę protonów, ale różną liczbę neutronów są izotopami tego samego pierwiastka. Ich masy są różne, ale reagują chemicznie w ten sam sposób.
Liczba mas atomowych
Izotopom zwykle nie nadaje się specjalnych nazw, z wyjątkiem deuteru i trytu, które są izotopami wodoru. Zamiast tego izotopy są po prostu oznaczane zgodnie z ich liczbą mas atomowych. Liczba ta odnosi się do masy jądra pierwiastka. Ponieważ protony i neutrony mają mniej więcej taką samą masę, liczba masowa atomowa jest po prostu sumą protonów i neutronów w jądrze. Cały węgiel ma sześć protonów, ale różne izotopy mają różną liczbę neutronów. Węgiel-12 jest najbardziej powszechny, z sześcioma neutronami, ale węgiel-13 i węgiel-14 – odpowiednio z siedmioma i ośmioma neutronami – również występują naturalnie.
Chemia
Ładunki dodatnie i ujemne przyciągają. Aby atom lub cząsteczka były stabilne, muszą mieć ładunek netto równy zero, co oznacza, że ładunki dodatnie i ujemne znoszą się nawzajem. Liczba dodatnio naładowanych protonów w jądrze określa liczbę ujemnie naładowanych elektronów krążących wokół jądra. Reakcje chemiczne są napędzane przez interakcje między dodatnimi i ujemnymi ładunkami — protonami i elektronami — różnych atomów. Ponieważ neutrony nie są ani dodatnie, ani ujemne, nie wpływają na reakcje chemiczne. Innymi słowy, różne izotopy nie zachowują się inaczej podczas reakcji chemicznych lub podczas tworzenia związków. Wyróżniają się tylko wagą.
Średnia masa izotopowa
W układzie okresowym wymieniono masy atomowe każdego pierwiastka. Zwykle jest to liczba dziesiętna, a nie całkowita. Nie dzieje się tak dlatego, że pojedynczy atom wodoru waży 1,0079 jednostek masy atomowej — każdy neutron i proton waży jedną jednostkę masy atomowej, więc każdy atom ma całkowitą wartość masy. Liczba wymieniona w układzie okresowym jest średnią ważoną naturalnie występujących izotopów pierwiastka. Prawie cały wodór ma tylko jeden proton i nie ma neutronów, ale niewielki procent wodoru ma jeden lub dwa neutrony i nazywa się deuterem lub trytem. Te cięższe izotopy nieznacznie zwiększają średnią wagę.
Stabilność i występowanie izotopów
Niektóre kombinacje protonów i neutronów są mniej lub bardziej stabilne niż inne. Ogólnie rzecz biorąc, częstotliwość izotopu w przyrodzie zależy od jego stabilności. Najbardziej popularne są również najbardziej stabilne izotopy. Niektóre izotopy są niestabilne do tego stopnia, że są radioaktywne, co oznacza, że z czasem rozpadają się na inny pierwiastek lub izotop i jako produkt uboczny uwalniają promieniowanie. Na przykład węgiel-14 i tryt są radioaktywne. Niektóre skrajnie radioaktywne izotopy nie istnieją w przyrodzie, ponieważ rozkładają się zbyt szybko, ale inne, takie jak węgiel-14, rozkładają się powoli i występują naturalnie.