Vilka element är isotoper?

Alla element är isotoper. Även om alla atomer i ett givet element har samma atomnummer (antal protoner) varierar atomvikten (antalet protoner och neutroner tillsammans). Termen "isotop" hänvisar till denna variation i atomvikt - två atomer med samma antal protoner och ett annat antal neutroner är två isotoper av samma element.

Protoner är positivt laddade partiklar i en atoms kärna. En atom, som helhet, bär en neutral laddning, så varje positivt laddad proton balanseras av en negativt laddad partikel. Dessa negativa partiklar - elektroner - kretsar utanför kärnan. Elektronernas omloppskonfiguration avgör hur en atom reagerar och binder till andra atomer, vilket ger varje element sina specifika kemiska och fysiska egenskaper. Varje element har ett unikt atomnummer tryckt ovanför den kemiska förkortningen på det periodiska systemet.

Neutroner är subatomära partiklar som inte har någon laddning, så antalet neutroner i en atoms kärna påverkar inte antalet elektroner eller deras banor. Två atomer med samma antal protoner och ett annat antal neutroner har samma fysiska och kemiska egenskaper men olika atomvikter. Dessa två atomer är olika isotoper av samma element. Till exempel är den vanligaste isotopen av väte H-1, vilket betyder att atomen har en proton och inga neutroner, men H-2 och H-3-isotoper finns också, med en respektive två neutroner. Det periodiska systemet ger ett grundämnes atomvikt under elementets kemiska symbol.

Tyngre isotoper av en atom är ofta instabila och kommer att brytas ned till lättare isotoper över tiden. Detta atomförfall frigör energi i form av alfa-, beta- och gammastrålning. Väte-3 är till exempel radioaktivt och bryts ner till väte-2. Alla element har radioaktiva isotoper som sönderfaller i olika takt. Förfallshastigheten mäts i halveringstider - den tid det tar för hälften av de radioaktiva isotoperna i ett prov av ett givet element att förfalla till lättare isotoper. Halveringstiden för väte-3 är 12,32 år.

Forskare och läkare använder i stor utsträckning radioaktiva isotoper. Genom att mäta mängden av det naturligt förekommande radioaktiva isotopen kol-14 kan arkeologer och paleontologer bestämma den ungefärliga åldern för en fossil eller artefakt. Läkare använder isotoperna jod-131 och barium-137 som radioaktiva spårämnen för att upptäcka hjärtproblem, hjärntumörer och andra avvikelser, och kobolt-60 fungerar som en strålningskälla för att stoppa utvecklingen av cancertumörer.