(Cei trei izotopi naturali ai hidrogenului. Faptul ca fiecare izotop are un proton îi face pe toți variante ale hidrogenului: identitatea izotopului este data de numărul de neutroni. De la stânga la dreapta, izotopii sunt protiu (1H) cu zero neutroni, deuteriu (2H) cu un neutron și tritiu (3H) cu două neutroni.)
Izotopii sunt variante ale unui element chimic particular care diferă prin numărul de neutroni. Toți izotopii unui element dat au același număr de protoni în fiecare atom. Termenul izotop este format din rădăcinile grecești isos (ἴσος, „egal”) și topos (τόπος, „loc”), adică „același loc”; astfel, semnificația din spatele numelui este că izotopii diferiți ai unui singur element ocupă aceeași poziție în tabelul periodic.
Numărul de protoni din nucleul atomului se numește număr atomic și este egal cu numărul de electroni din atomul neutru (neionizat). Fiecare număr atomic identifică un element specific, dar nu izotopul; un atom al unui element dat poate avea o gamă largă de neutroni. Numărul de nucleoni (atât protoni cât și neutroni) din nucleu reprezintă numărul de masă al atomului și fiecare izotop al unui element dat are un număr de masă diferit.
De exemplu, carbon-12, carbon-13 și carbon-14 sunt trei izotopi ai elementului carbon cu numere de masă 12, 13 și, respectiv, 14. Numărul atomic al carbonului este de 6, ceea ce înseamnă că fiecare atom de carbon are 6 protoni, astfel încât numerele neutronilor acestor izotopi sunt 6, 7 și respectiv 8.
Izotop vs. nuclid
Un nuclid este o specie a unui atom cu un număr specific de protoni și neutroni în nucleu, de exemplu carbon-13 cu 6 protoni și 7 neutroni. Conceptul de nuclid (referindu-se la speciile nucleare individuale) accentuează proprietățile nucleare față de proprietăților chimice, în timp ce conceptul de izotop (grupând toți atomii fiecărui element) accentuează proprietățile chimice față de proprietățile nucleare. Numărul de neutroni are efecte mari asupra proprietăților nucleare, însă efectul său asupra proprietăților chimice este neglijabil pentru majoritatea elementelor. Chiar și în cazul celor mai ușoare elemente în care raportul dintre numărul de neutroni față de numărul atomic variază cel mai mult între izotopi, are de obicei doar un efect redus, deși este important în anumite circumstanțe (pentru hidrogen, cel mai ușor element, efectul izotopic este suficient de mare pentru a afecta puternic biologia). Termenul izotopi (inițial, de asemenea, elemente izotopice, acum, uneori, nuclide izotopice) intenționează să impună o comparație (cum ar fi sinonime sau izomeri), de exemplu: nuclidele 126C, 136C, 146C sunt izotopi (nuclide cu același număr atomic, dar cu numere diferite de masă), în timp ce 4018Ar, 4019K, 4020Ca sunt izobari (nuclide cu același număr de masă). Cu toate acestea, deoarece izotopul este termenul mai vechi, este mai bine cunoscut decât nuclidul și este încă folosit uneori în contexte în care nuclidul ar putea fi mai adecvat, cum ar fi tehnologia nucleară și medicina nucleară.
Definiția
Izotopii sunt tipuri diferite de atomi ai aceluiași element care au același număr de protoni (număr atomic), dar numărul diferit de neutroni și numărul de masă diferit (numărul total de protoni și neutroni).
Notaţie
Un izotop și/sau nuclid este specificat prin numele elementului particular (acesta indică numărul atomic) urmat de o cratimă și numărul de masă (de exemplu, heliu-3, heliu-4, carbon-12, carbon-14, uraniu-235 și uraniu-239). Atunci când se utilizează un simbol chimic, de ex. „C” pentru carbon, notația standard (acum cunoscută sub numele de „notație AZE” deoarece A este numărul de masă, Z numărul atomic și E pentru element) înseamnă a indica numărul de masă (numărul de nucleoni) cu o suprascriere în stânga sus la simbolul chimic, și a indica numărul atomic cu un indice )sucsriere jos) în stânga (ex. 32He, 42He, 126C, 146C, 23592U și 23992U). Deoarece numărul atomic este dat de simbolul elementului, este obișnuit să se precizeze numai numărul de masă din superscript și să se renunțe la indicele numărului atomic (de ex., 3He, 4He, 12C, 14C, 235U și 239U). Litera m este uneori atașată după numărul de masă pentru a indica un izomer nuclear, o stare nucleară excitată metastabilă sau energetică (spre deosebire de starea de bază a energiei cea mai mică), de exemplu 180m73Ta (Tantal-180m).
Pronunțarea comună a notației AZE este diferită de modul în care este scris: 42HE este frecvent pronunțată ca heliu-patru în loc de patru-doi-heliu și 23592U ca uraniu două-sute-treizeci-și-cinci în loc de 235-92-uraniu.
Izotopi radioactivi, primordiali și stabili
Unii izotopi/nuclizi sunt radioactivi și, prin urmare, sunt denumiți radioizotopi sau radionuclizi, în timp ce alții nu au fost observați niciodată că se dezintegrează radioactiv și sunt menționați ca izotopi stabili sau nuclizi stabili. De exemplu, 14C este o formă radioactivă de carbon, în timp ce 12C și 13C sunt izotopi stabili. Există aproximativ 339 de nuclizi care apar în mod natural pe Pământ, dintre care 286 sunt nuclizi primordiali, ceea ce înseamnă că au existat de la formarea Sistemului Solar.
Nuclizii primordiali includ 32 de nuclizi cu un timp de înjumătățire foarte lung (peste 100 de milioane de ani) și 253 care sunt formal considerați ca „nuclizi stabili”, deoarece nu s-au observat că se vor dezintegra. În majoritatea cazurilor, din motive evidente, dacă un element are izotopi stabili, acești izotopi predomină în abundența elementară găsită pe Pământ și în Sistemul Solar. Cu toate acestea, în cazul a trei elemente (telur, indiu și reniu), izotopul cel mai abundent găsit în natură este de fapt unul (sau doi) radioizotopi cu timp de înjumătățire extrem de lung ai elementului, în ciuda faptului că aceste elemente au unul sau mai mulți izotopi stabili.
Teoria prezice că mulți izotopi/nuclizi aparent „stabili” sunt radioactivi, cu perioade de înjumătățire extrem de lungi (reducând posibilitatea dezintegrării protonilor, ceea ce ar face în cele din urmă toți nuclizii instabili). Din cei 253 de nuclizi care nu au fost observate niciodată în dezintegrări, numai 90 dintre aceștia (toți din primele 40 de elemente) sunt teoretic stabili pentru toate formele cunoscute de dezintegrare. Elementul 41 (niobiu) este teoretic instabil prin fisiune spontană, dar acest lucru nu a fost niciodată detectat. Mulți alți nuclizi stabili sunt teoretic susceptibili la alte forme cunoscute de dezintegrare, cum ar fi dezintegrarea alfa sau dezintegrarea beta dublă, dar nu s-au observat produse de dezintegrare și astfel se consideră că aceste izotopi sunt „observațional stabili”. Timpii de înjumătățire prezenți pentru acești nuclizi depășesc adesea cu mult vârsta estimată a universului și, de fapt, există și 27 de radionuclizi cunoscuți (vezi nucleul primordial) cu jumătăți de viață mai mari decât vârsta universului.
Adăugând nuclizii radioactivi care au fost creați în mod artificial, există 3339 nuclizi cunoscuți în prezent. Aceșria includ 905 de nuclizi care sunt fie stabili, fie au timpi de înjumătățire mai mari de 60 de minute.
Lasă un răspuns