Tüm elementler izotoptur. Belirli bir elementin tüm atomları aynı atom numarasına (proton sayısı) sahip olsa da, atom ağırlığı (proton ve nötron sayısı birlikte) değişir. "İzotop" terimi, atom ağırlığındaki bu değişimi ifade eder - aynı sayıda protona ve farklı sayıda nötrona sahip iki atom, aynı elementin iki izotopudur.
Atomik numara
Protonlar, bir atomun çekirdeğindeki pozitif yüklü parçacıklardır. Bir bütün olarak bir atom, nötr bir yük taşır, bu nedenle her pozitif yüklü proton, negatif yüklü bir parçacık tarafından dengelenir. Bu negatif parçacıklar - elektronlar - çekirdeğin dışında yörüngede. Elektronların yörünge konfigürasyonu, bir atomun nasıl tepki vereceğini ve diğer atomlara nasıl bağlanacağını belirler ve her elemente kendine özgü kimyasal ve fiziksel özelliklerini verir. Her elementin periyodik tablodaki kimyasal kısaltmanın üzerine basılmış benzersiz bir atom numarası vardır.
Atom ağırlığı
Nötronlar, yük taşımayan atom altı parçacıklardır, bu nedenle bir atomun çekirdeğindeki nötronların sayısı elektron sayısını veya yörünge konfigürasyonlarını etkilemez. Aynı sayıda protona ve farklı sayıda nötrona sahip iki atom, aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere ancak farklı atom ağırlıklarına sahip olacaktır. Bu iki atom aynı elementin farklı izotoplarıdır. Örneğin, hidrojenin en yaygın izotopu H-1'dir, yani atomun bir protonu vardır ve nötronu yoktur, ancak sırasıyla bir ve iki nötronlu H-2 ve H-3 izotopları da mevcuttur. Periyodik tablo, bir elementin kimyasal sembolünün altındaki ortalama atom ağırlığını verir.
Radyoaktif İzotoplar
Bir atomun daha ağır izotopları genellikle kararsızdır ve zamanla daha hafif izotoplara dönüşecektir. Bu atomik bozunma, enerjiyi alfa, beta ve gama radyasyonu şeklinde serbest bırakır. Örneğin Hidrojen-3 radyoaktiftir ve hidrojen-2'ye parçalanacaktır. Tüm elementlerin değişen oranlarda bozunan radyoaktif izotopları vardır. Bozunma hızı yarı ömürlerle ölçülür - belirli bir elementin örneğindeki radyoaktif izotopların yarısının daha hafif izotoplara bozunması için geçen süre. Hidrojen-3'ün yarı ömrü 12.32 yıldır.
Radyoaktif İzotopların Kullanım Alanları
Araştırmacılar ve tıp uzmanları, radyoaktif izotoplardan geniş ölçüde yararlanmaktadır. Arkeologlar ve paleontologlar, doğal olarak oluşan radyoaktif izotop karbon-14'ün miktarını ölçerek bir fosilin veya eserin yaklaşık yaşını belirleyebilirler. Doktorlar iyot-131 ve baryum-137 izotoplarını şu şekilde kullanırlar: radyoaktif izleyiciler kalp problemlerini, beyin tümörlerini ve diğer anormallikleri tespit etmek için kullanılır ve kobalt-60 kanserli tümörlerin gelişimini durdurmak için bir radyasyon kaynağı görevi görür.