Definition och exempel på isotoper i kemi

Isotoper [ahy-suh-tohps] är atomer med samma antal protoner men olika antal neutroner. Med andra ord, isotoper har olika atomvikter. Isotoper är olika former av ett enda element.

Key Takeaways: Isotoper

• Isotoper är prover av ett element med olika antal neutroner i deras atomer.
• Antalet protoner för olika isotoper av ett element förändras inte.
• Inte alla isotoper är radioaktiva. Stabila isotoper förfaller antingen aldrig eller annars förfaller mycket långsamt. Radioaktiva isotoper genomgår förfall.
• När en isotop avtar är utgångsmaterialet den överordnade isotopen. Det resulterande materialet är dotterisotopen.

Det finns 275 isotoper av de 81 stabila elementen. Det finns över 800 radioaktiva isotoper, av vilka några är naturliga och andra syntetiska. Varje element på det periodiska systemet har flera isotopformer. De kemiska egenskaperna hos isotoper av ett enda element tenderar att vara nästan identiska. Undantagen är isotoperna av väte, eftersom antalet neutroner har en så betydande effekt på storleken på vätekärnan. De fysiska egenskaperna hos isotoper skiljer sig från varandra eftersom dessa egenskaper ofta beror på massan. Denna skillnad kan användas för att separera isotoper av ett element från varandra genom att använda fraktionerad destillation och diffusion.

Med undantag av väte har de vanligaste isotoperna av naturelementen samma antal protoner och neutroner. Den vanligaste vätgasisotopen är protium, som har en proton och inga neutroner.

Isotopnotation

Det finns ett par vanliga sätt att indikera isotoper:

• Lista massnumret för ett element efter dess namn eller elementssymbol. Till exempel är en isotop med 6 protoner och 6 neutroner kol-12 eller C-12. En isotop med 6 protoner och 7 neutroner är kol-13 eller C-16. Observera att massan av två isotoper kan vara densamma, även om de är olika element. Till exempel kan du ha kol-14 och kväve-14.
• Massnumret kan anges i den övre vänstra sidan av en elementsymbol. (Tekniskt sett bör massantalet och atomnumret staplas i linje med varandra, men de ställer inte alltid in på en dator.) Till exempel kan väteatomens isotoper skrivas:
  ¹₁H, ²₁H, ³₁H

Exempel på isotop

Kol 12 och kol 14 är båda isotoper av kol, en med 6 neutroner och en med 8 neutroner (båda med 6 protoner). Kol-12 är en stabil isotop, medan kol-14 är en radioaktiv isotop (radioisotop).

Uran-235 och uranium-238 förekommer naturligt i jordskorpan. Båda har långa halveringstider. Uran-234 bildas som en förfallsprodukt.

Relaterade ord

Isotop (substantiv), Isotopic (adjektiv), Isotopically (adverb), Isotopy (substantiv)

Isotopens ursprung och historia

Uttrycket "isotop" infördes av den brittiska kemisten Frederick Soddy 1913, som rekommenderats av Margaret Todd. Ordet betyder "att ha samma plats" från de grekiska orden isos "lika" (iso-) + topos "plats." Isotoper upptar samma plats på det periodiska systemet, även om isotoper av ett element har olika atomvikter.

Förälder- och dotterisotoper

När radioisotoper genomgår radioaktivt sönderfall kan den initiala isotopen skilja sig från den resulterande isotopen. Den initiala isotopen kallas moderisotopen, medan de atomer som produceras genom reaktionen kallas dotterisotoper. Mer än en typ av dotterisotop kan bli resultatet.

Som ett exempel, när U-238 sönderfaller i Th-234, är uranatom grundens isotoper, medan thoriumatomen är dotterisotopen.

En anmärkning om stabila radioaktiva isotoper

De flesta stabila isotoper genomgår inte radioaktivt förfall, men några gör det. Om en isotop genomgår radioaktivt förfall mycket, mycket långsamt, kan den betecknas stabil. Ett exempel är vismut-209. Bismuth-209 är en stabil radioaktiv isotop som genomgår alfa-sönderfall men har en halveringstid på 1,9 x 10¹⁹ år (vilket är mer än en miljard gånger längre än universums uppskattade ålder). Tellurium-128 genomgår beta-sönderfall med en halveringstid uppskattat till 7,7 x 10²⁴ år.