Περιεχόμενο
Όλα τα στοιχεία είναι ισότοπα. Αν και όλα τα άτομα ενός δεδομένου στοιχείου έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό (αριθμός πρωτονίων), το ατομικό βάρος (αριθμός πρωτονίων και νετρονίων μαζί) ποικίλλει. Ο όρος "ισότοπο" αναφέρεται σε αυτήν την μεταβολή στο ατομικό βάρος - δύο άτομα με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ένας διαφορετικός αριθμός νετρονίων είναι δύο ισότοπα του ίδιου στοιχείου.
Ατομικός αριθμός
Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια σε έναν πυρήνα ατόμων. Ένα άτομο, στο σύνολό του, φέρει ένα ουδέτερο φορτίο, έτσι κάθε θετικά φορτισμένο πρωτόνιο ισορροπείται από ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο. Αυτά τα αρνητικά σωματίδια - τα ηλεκτρόνια - τροχιά έξω από τον πυρήνα. Η τροχιακή διαμόρφωση των ηλεκτρονίων καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο ένα άτομο θα αντιδράσει και θα συνδεθεί με άλλα άτομα, δίνοντας σε κάθε στοιχείο τα συγκεκριμένα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά του. Κάθε στοιχείο έχει έναν μοναδικό ατομικό αριθμό πάνω από τη χημική συντομογραφία στον περιοδικό πίνακα.
Ατομικό βάρος
Τα νετρόνια είναι υποατομικά σωματίδια που δεν φέρουν φορτίο, οπότε ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα των ατόμων δεν επηρεάζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων ή την τροχιακή τους διαμόρφωση. Δύο άτομα με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και διαφορετικό αριθμό νετρονίων θα έχουν τις ίδιες φυσικές και χημικές ιδιότητες αλλά διαφορετικά ατομικά βάρη. Αυτά τα δύο άτομα είναι διαφορετικά ισότοπα του ίδιου στοιχείου. Για παράδειγμα, το πιο συνηθισμένο ισότοπο του υδρογόνου είναι το H-1, που σημαίνει ότι το άτομο έχει ένα πρωτόνιο και όχι νετρόνια, αλλά υπάρχουν και ισότοπα H-2 και H-3, με ένα και δύο νετρόνια αντίστοιχα. Ο περιοδικός πίνακας δίνει ένα στοιχείο μεσαίου ατομικού βάρους κάτω από το χημικό σύμβολο στοιχείων.
Ραδιομετάδοση
Τα βαρύτερα ισότοπα ενός ατόμου είναι συχνά ασταθή και θα διασπαστούν σε ελαφρύτερα ισότοπα με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η ατομική αποσύνθεση απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή της άλφα, βήτα και ακτινοβολίας γάμμα. Το υδρογόνο-3, για παράδειγμα, είναι ραδιενεργό και θα διασπαστεί σε υδρογόνο-2. Όλα τα στοιχεία έχουν ραδιενεργά ισότοπα που αποσυντίθενται με ποικίλους ρυθμούς. Ο ρυθμός αποσάθρωσης μετράται σε ημιζωές - ο χρόνος που χρειάζεται για τα μισά από τα ραδιενεργά ισότοπα σε ένα δείγμα δεδομένου στοιχείου να αποσυντεθεί σε ελαφρύτερα ισότοπα. Ο χρόνος ημίσειας ζωής για το υδρογόνο-3 είναι 12,32 έτη.
Χρήσεις για ραδιενεργά ισότοπα
Οι ερευνητές και οι επαγγελματίες του ιατρικού τομέα χρησιμοποιούν εκτεταμένα ραδιενεργά ισότοπα. Μετρώντας την ποσότητα του φυσικώς απαντώμενου ραδιενεργού ισότοπου άνθρακα-14, οι αρχαιολόγοι και οι παλαιοντολόγοι μπορούν να προσδιορίσουν την κατά προσέγγιση ηλικία ενός απολιθώματος ή τεχνητού. Οι γιατροί χρησιμοποιούν τα ισότοπα ιώδιο-131 και βαρίου-137 ως ραδιενεργούς ιχνηθέτες για την ανίχνευση καρδιακών προβλημάτων, εγκεφαλικών όγκων και άλλων ανωμαλιών και το κοβάλτιο-60 χρησιμεύει ως πηγή ακτινοβολίας για να σταματήσει η ανάπτυξη καρκινικών όγκων.