ความแตกต่างระหว่างไอโซโทปของธาตุเดียวกัน

องค์ประกอบมีความแตกต่างกันตามจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนมีโปรตอนหนึ่งตัวในนิวเคลียส ในขณะที่ทองมี 79 โปรตอนมีประจุบวกและมีน้ำหนักหนึ่งหน่วยมวลอะตอม นิวเคลียสมักจะมีนิวตรอน ซึ่งมีน้ำหนักพอๆ กับโปรตอน แต่ไม่มีประจุ

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

อะตอมสองอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนต่างกันเป็นไอโซโทปของธาตุเดียวกัน มวลของพวกมันต่างกัน แต่พวกมันทำปฏิกิริยาทางเคมีเหมือนกัน

ไอโซโทปมักจะไม่มีชื่อพิเศษ ยกเว้นดิวเทอเรียมและทริเทียม ซึ่งเป็นไอโซโทปไฮโดรเจน ไอโซโทปถูกติดฉลากอย่างง่าย ๆ ตามเลขมวลอะตอมของพวกมัน ตัวเลขนี้หมายถึงมวลของนิวเคลียสของธาตุ เนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนมีน้ำหนักใกล้เคียงกัน เลขมวลอะตอมจึงเป็นเพียงผลรวมของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส คาร์บอนทั้งหมดมีหกโปรตอน แต่ไอโซโทปที่แตกต่างกันมีจำนวนนิวตรอนต่างกัน คาร์บอน-12 พบได้บ่อยที่สุด โดยมีหกนิวตรอน แต่คาร์บอน-13 และคาร์บอน-14 ซึ่งมีเจ็ดและแปดนิวตรอนตามลำดับ ก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นกัน

ประจุบวกและประจุลบดึงดูด เพื่อให้อะตอมหรือโมเลกุลเสถียร จะต้องมีประจุสุทธิเป็นศูนย์ หมายความว่าประจุบวกและประจุลบจะตัดกัน จำนวนของโปรตอนที่มีประจุบวกในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบที่โคจรรอบนิวเคลียส ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างประจุบวกและประจุลบ - โปรตอนและอิเล็กตรอน - ของอะตอมต่างกัน เนื่องจากนิวตรอนไม่เป็นบวกหรือลบ จึงไม่มีผลต่อปฏิกิริยาเคมี กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไอโซโทปที่แตกต่างกันไม่มีพฤติกรรมที่ต่างกันระหว่างปฏิกิริยาเคมีหรือเมื่อสร้างสารประกอบ แยกจากน้ำหนักเท่านั้น

ตารางธาตุแสดงมวลอะตอมของแต่ละธาตุ โดยปกติ ตัวเลขนี้เป็นทศนิยมมากกว่าจำนวนเต็ม นี่ไม่ใช่เพราะว่าอะตอมของไฮโดรเจนแต่ละอะตอมมีน้ำหนัก 1.0079 หน่วยมวลอะตอม — นิวตรอนและโปรตอนแต่ละตัวมีน้ำหนักหนึ่งหน่วยมวลอะตอม ดังนั้นอะตอมใดๆ ที่มีค่ามวลเป็นจำนวนเต็ม จำนวนที่แสดงในตารางธาตุเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของธาตุ ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดมีโปรตอนเพียงตัวเดียวและไม่มีนิวตรอน แต่มีไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยมีหนึ่งหรือสองนิวตรอนและเรียกว่าดิวเทอเรียมหรือทริเทียม ไอโซโทปที่หนักกว่าเหล่านี้เอียงน้ำหนักเฉลี่ยให้สูงขึ้นเล็กน้อย

โปรตอนและนิวตรอนบางชนิดมีความเสถียรมากกว่าหรือน้อยกว่าชนิดอื่นๆ โดยทั่วไป ความถี่ของไอโซโทปในธรรมชาติถูกกำหนดโดยความเสถียรของมัน ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดก็พบได้บ่อยที่สุดเช่นกัน ไอโซโทปบางชนิดไม่เสถียรจนถึงจุดที่เป็นกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าไอโซโทปสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปในองค์ประกอบหรือไอโซโทปอื่นๆ และปล่อยรังสีเป็นผลพลอยได้ ตัวอย่างเช่น คาร์บอน-14 และไอโซโทป มีทั้งกัมมันตภาพรังสี ไอโซโทปที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงบางชนิดไม่มีอยู่ในธรรมชาติเพราะพวกมันสลายตัวเร็วเกินไป แต่ไอโซโทปชนิดอื่นๆ เช่น คาร์บอน-14 จะสลายตัวช้าและเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ