Сваки елемент има јединствени број протона, означен својим атомским бројем и положајем у периодном систему. Поред протона, језгра свих елемената, са изузетком водоника, садрже и неутроне, који су електрично неутралне честице исте масе као и протони. Број протона у језгру одређеног елемента се никада не мења, или би постао други елемент. Број неутрона се, међутим, може променити. Свака варијација броја неутрона у језгру одређеног елемента различит је изотоп тог елемента.
Како се означавају изотопи
Реч „изотоп“ потиче од грчких речи исос (једнак) и топос (место), који означавају да изотопи елемента заузимају исто место у периодном систему, иако имају различите атомске масе. За разлику од атомског броја, који је једнак броју протона у језгру, атомска маса је маса свих протона и неутрона.
Један од начина да се означи изотоп је писање симбола елемента праћеног бројем који означава укупан број нуклеона у његовом језгру. На пример, један изотоп угљеника у свом језгру има 6 протона и 6 неутрона, па га можете означити као Ц-12. Други изотоп, Ц-14, има два додатна неутрона.
Други начин за означавање изотопа је помоћу индекса и натписа испред симбола елемента. Коришћењем ове методе означили бисте угљеник-12 као 126Ц и угљеник-14 као 146Ц. Подпис је атомски број, а надпис је атомска маса.
Просечна атомска маса
Сваки елемент који се јавља у природи има више облика изотопа, а научници су успели да синтетишу још много њих у лабораторији. Све у свему, постоји 275 изотопа стабилних елемената и око 800 радиоактивних изотопа. Будући да сваки изотоп има различиту атомску масу, атомска маса наведена за сваки елемент у периодном систему је просек маса свих изотопа пондерисаних укупним процентом сваког изотопа који се јавља у природа.
На пример, у свом најосновнијем облику, језгро водоника састоји се од једног протона, али постоје два природна изотопа, деутеријум (21Х), који има један протон, и трицијум (31Х), која има два. Будући да је облик који не садржи протоне далеко најзаступљенији, просечна атомска маса водоника не разликује се много од 1. То је 1.008.
Изотопи и радиоактивност
Атоми су најстабилнији када је број протона и неутрона у језгру једнак. Додавање додатног неутрона често не нарушава ову стабилност, али када додате два или више, енергија везивања која одржава нуклеоне на окупу можда неће бити довољно јака да их одржи. Атоми одбацују додатне неутроне и са њима и одређену количину енергије. Овај процес је радиоактивност.
Сви елементи са атомским бројевима већим од 83 су радиоактивни због великог броја нуклеона у њиховим језгрима. Када атом изгуби неутрон да би се вратио у стабилнију конфигурацију, његова хемијска својства се не мењају. Међутим, неки тежи елементи могу одбацити протон да би постигли стабилнију конфигурацију. Овај процес је трансмутација, јер се атом мења у други елемент када изгуби протон. Када се то догоди, атом који пролази кроз промену је родитељски изотоп, а онај који је остао након радиоактивног распада је ћерки изотоп. Пример трансмутације је распадање уранијума-238 у торијум-234.