Izotopy
Atomy pierwiastka chemicznego mogą występować w różnych typach. Są one nazywane izotopami. Mają one tę samą liczbę protonów (i elektronów), ale różne liczby neutronów. Różne izotopy tego samego pierwiastka mają różne masy. Masa jest słowem określającym, ile substancji (lub materii) coś ma. Rzeczy o różnych masach mają różne ciężary. Ponieważ różne izotopy mają różne liczby neutronów, to nie wszystkie ważą tyle samo lub mają tę samą masę.
Różne izotopy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę atomową. Mają taką samą liczbę protonów. O liczbie atomowej decyduje liczba protonów. Izotopy maj± jednak różne liczby masowe, ponieważ maj± różne liczby neutronów.
Słowo izotop, oznaczające to samo miejsce, pochodzi z faktu, że izotopy znajdują się w tym samym miejscu układu okresowego.
W atomie neutralnym, liczba elektronów równa się liczbie protonów. Izotopy tego samego pierwiastka maj± też tę sam± liczbę elektronów i tę sam± strukturę elektronow±. Ponieważ o sposobie działania atomu decyduje jego elektroniczna struktura, izotopy są prawie takie same chemicznie, ale różnią się fizycznie od swoich pierwotnych atomów.
Cięższe izotopy reagują chemicznie wolniej niż lżejsze izotopy tego samego pierwiastka. Ten "masowy efekt" jest większy dla przyzębia (1H) i deuteru (2H), ponieważ deuter ma dwukrotnie większą masę od przyzębia. W przypadku cięższych pierwiastków, względny stosunek masy atomowej pomiędzy izotopami jest znacznie mniejszy, a efekt masowy jest zazwyczaj niewielki.
Izotopy wodoru
Stabilność
Jądra atomowe to protony i neutrony trzymane razem przez siły atomowe.Ponieważ protony są dodatnio naładowane, odpychają się od siebie. Neutrony, które są neutralne, stabilizują jądro. Ponieważ znajdują się one w jądrze, protony są lekko zepchnięte na boki. Zmniejsza to odpychanie elektrostatyczne pomiędzy protonami. Nadal wywierają atrakcyjną siłę jądrową na siebie i na protony. Jeden lub więcej neutronów jest potrzebnych, aby dwa lub więcej protonów związało się w jądrze. Wraz ze wzrostem liczby protonów rośnie również liczba neutronów potrzebnych do uzyskania stabilnego jądra.
W przyrodzie niektóre elementy mają tylko jeden izotop. Na przykład, fluor-19 (19F) jest jedynym stabilnym izotopem, z kilku, fluoru. Inne pierwiastki mają wiele izotopów. Na przykład, ksenon ma 9 izotopów. Spośród 81 pierwiastków o stabilnym izotopie, największa liczba stabilnych izotopów dla dowolnego pierwiastka wynosi dziesięć (dla pierwiastka cyny).
Niektóre izotopy są radioaktywne. Nazywa się je radioaktywnymi izotopami. Inne nie są radioaktywne. Nazywa się je izotopami stabilnymi.
Wodór ma trzy wspólne izotopy. Najczęściej spotykanym izotopem wodoru jest prot (1H). Atom wodoru z dodatkowym neutronem (masa atomowa 2) nazywany jest deuterem (2H). Wodór z jednym protonem i dwoma neutronami (o masie atomowej 3) nazywany jest trytem (3H). Prot i deuter są izotopami stabilnymi, podczas gdy tryt jest izotopem radioaktywnym.
Wszystkie najcięższe pierwiastki w układzie okresowym są radioaktywne. Wszystkie izotopy radonu, toru i uranu są radioaktywne, ponieważ są bardzo ciężkie. Dzieje się tak dlatego, że siły nuklearne wewnątrz jądra atomu mają trudny okres czasu, w którym wszystkie cząstki mają w sobie tyle protonów i neutronów.
Powiązane strony
- Elektrochemia izotopowa
Pytania i odpowiedzi
P: Co to są izotopy?
O: Izotopy to różne rodzaje atomów danego pierwiastka chemicznego, które mają bardzo podobne zachowanie, ale ważą różną ilość.
P: Czym różnią się od siebie izotopy?
O: Atomy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów, ale różne izotopy mają różną liczbę neutronów. W związku z tym mają też różne liczby masowe, czyli liczbę protonów plus liczbę neutronów.
P: Czy wszystkie izotopy są stabilne?
O: Nie, niektóre izotopy nie są stabilne, więc zmieniają się w inny izotop lub pierwiastek w wyniku rozpadu radioaktywnego. Takie izotopy nazywa się izotopami radioaktywnymi, a inne, które nie są radioaktywne - izotopami stabilnymi.
P: Jak można zidentyfikować izotop?
O: Nazwa izotopu jest zazwyczaj podawana przez podanie pierwiastka i jego liczby masowej. Na przykład węgiel-12 lub 12C to atom z 6 protonami i 6 neutronami, podczas gdy węgiel-14 lub 14C ma 8 neutronów.
P: Co oznacza słowo "izotop"?
O: Słowo "izotop" oznacza "w tym samym miejscu", odnosząc się do tego, że wszystkie atomy tego samego pierwiastka występują w tym samym miejscu w układzie okresowym.
P: Dlaczego atomy z większą ilością neutronów ważą więcej niż te z mniejszą ilością neutronów?
O: Atomy z większą liczbą neutronów ważą więcej, ponieważ zawierają dodatkowe cząstki (neutrony), które zwiększają ich ogólną masę w porównaniu do atomów z mniejszą liczbą neutronów.
