Každý prvok má jedinečný počet protónov označený atómovým číslom a polohou v periodickej tabuľke. Okrem protónov jadrá všetkých prvkov, s výnimkou vodíka, obsahujú aj neutróny, čo sú elektricky neutrálne častice s rovnakou hmotnosťou ako protóny. Počet protónov v jadre konkrétneho prvku sa nikdy nemení, inak by sa z neho stal iný prvok. Počet neutrónov sa však môže meniť. Každá variácia počtu neutrónov v jadre konkrétneho prvku je odlišným izotopom tohto prvku.
Ako označovať izotopy
Slovo „izotop“ pochádza z gréckych slov izos (rovnaké) a topos (miesto), ktoré znamenajú, že izotopy prvku zaujímajú v periodickej tabuľke rovnaké miesto, aj keď majú rozdielne atómové hmotnosti. Na rozdiel od atómového čísla, ktoré sa rovná počtu protónov v jadre, atómová hmotnosť je hmotnosť všetkých protónov a neutrónov.
Jedným zo spôsobov, ako označiť izotop, je napísať symbol prvku, za ktorým nasleduje číslo, ktoré označuje celkový počet nukleónov v jeho jadre. Napríklad jeden izotop uhlíka má vo svojom jadre 6 protónov a 6 neutrónov, takže ho môžete označiť ako C-12. Ďalší izotop, C-14, má dva ďalšie neutróny.
Ďalším spôsobom, ako označiť izotopy, je index a horný index pred symbolom prvku. Použitím tejto metódy by ste označili uhlík-12 ako 126C a uhlík-14 ako 146C. Dolný index je atómové číslo a horný index je atómová hmotnosť.
Priemerná atómová hmotnosť
Každý prvok, ktorý sa vyskytuje v prírode, má niekoľko izotopových foriem a vedcom sa podarilo syntetizovať oveľa viac v laboratóriu. Je tu všetko, existuje 275 izotopov stabilných prvkov a asi 800 rádioaktívnych izotopov. Pretože každý izotop má inú atómovú hmotnosť, atómová hmotnosť uvedená pre každý prvok v periodickej tabuľke je priemer hmotností všetkých izotopov vážený celkovým percentom každého izotopu, ktorý sa vyskytuje v príroda.
Napríklad vo svojej najzákladnejšej forme pozostáva vodíkové jadro z jedného protónu, existujú však dva prirodzene sa vyskytujúce izotopy, deutérium (21H), ktorý má jeden protón, a trícium (31H), ktorý má dva. Pretože forma neobsahujúca žiadne protóny je zďaleka najhojnejšia, priemerná atómová hmotnosť vodíka sa príliš nelíši od 1. Je to 1,008.
Izotopy a rádioaktivita
Atómy sú najstabilnejšie, keď je počet protónov a neutrónov v jadre rovnaký. Pridanie ďalšieho neutrónu často túto stabilitu nenaruší, ale keď pridáte dva alebo viac, väzbová energia, ktorá drží nukleóny pohromade, nemusí byť dosť silná na to, aby ich udržala. Atómy odhodia ďalšie neutróny a spolu s nimi aj určité množstvo energie. Týmto procesom je rádioaktivita.
Všetky prvky s atómovým číslom vyšším ako 83 sú rádioaktívne z dôvodu veľkého počtu nukleónov v ich jadrách. Keď atóm stratí neutrón, aby sa vrátil k stabilnejšej konfigurácii, jeho chemické vlastnosti sa nezmenia. Niektoré z ťažších prvkov však môžu vrhať protón, aby dosiahli stabilnejšiu konfiguráciu. Tento proces je transmutácia, pretože atóm sa zmení na iný prvok, keď stratí protón. Keď k tomu dôjde, atómom prechádzajúcim zmenou je pôvodný izotop a atómom, ktorý zostane po rádioaktívnom rozpade, je dcérsky izotop. Príkladom transmutácie je rozpad uránu-238 na tórium-234.