Mi az izotóp?

Az izotópok ugyanazon elem atomjai, amelyek azonos számú protont tartalmaznak, de különböző számú neutron. Az atomszámuk ugyanaz, de tömegszámuk eltérő. A tömegszámokat mindig A jelöli, míg Z az elemek atomszámára utal. Az atomi szám az atommagban lévő protonok számát szimbolizálja, és az elem azonosítására szolgál a periodikus táblázatban. Egy atom tömegszáma a magjában lévő neutronok száma. Az elemek izotópjai atomi tömegük változása miatt különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek. E különbség miatt az ilyen izotópok különböző sűrűségűek, valamint olvadási és forráspontjaik. Egy elem izotópjai azonban mindig nagyon hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A hasonlóság azért következik be, mert csak az elektronokat használják a kémiai reakciókban, nem a neutronok vagy a protonok.

Az izotópok története

A radioaktív láncok lebomlásával kapcsolatos tanulmányok elvégzése után 1913-ban Fredrick Soddy radiokémikus először isotópok létezését javasolta. Kísérleteinek során Soddy észrevette, hogy negyven különböző faj létezik az ólom és az urán között, de a periódusos táblázat csak 11 atomot tartalmazhatott. Miután a kémiai tesztek egyes elemeket elkülönítettek, sikertelen volt, azt javasolta, hogy egynél több atomtípus megoszthatja ugyanezt a pozíciót a periódusos táblázatban, és izotópoknak nevezte őket.

Példák izotópokra

A klór két fő izotópot tartalmaz: klór-35 és klór-37. Ahhoz, hogy ezt a következtetést lehessen elérni, a tudósok felfedezték, hogy egy klórtartalmú anyagban ezeknek az izotópoknak az arányai összességében léteznek, és ezért az arányokat a mennyiségi különbség kifejezésére használják. Ezek az arányok hasznosak a relatív százalékok és a relatív atomtömegek kiszámításakor. Az izotópok további példái közé tartozik a szén (szén-12 és szén-14 izotópok), az oxigén (oxigén-16 és az oxigén-18) és a foszfor (foszfor-31 a primer izotóp, bár a foszfor-32 specifikus mennyisége is létezik). Ezeknek a vegyületeknek az izotópjai stabilak, és többségüknek csak két izotópja van. Van azonban néhány olyan elem, amely csak egy izotópot tartalmaz, és ezek közé tartozik a fluor, a berillium, az arzén, azrium, az arany, az alumínium, a jód, a mangán, a nátrium és a niobium.

Izotópok tisztítása

Három fő területe van az izotópok alkalmazásának. Az első az izotópok elválasztása. Az elválasztás megkönnyíti az atomok tulajdonságainak maximalizálását. A könnyebb elemek, mint például a deutérium és az oxigén elválasztásánál a gázdiffúziós módszer alkalmazható. A nehéz elemek, például az urán és a plutónium elválasztása tömegspektrometriával történik.

Izotópok alkalmazása

Az izotópok első alkalmazása a régészek által a szén-dioxid-kibocsátásban való felhasználása. Az izotópok kétféle: stabil és radioaktív izotópok. A stabil izotópok a protonok és a neutronok egyenlő kombinációját tartalmazzák, és így nem bomlanak. Másrészt a radioaktív izotópok instabil magjaik vannak, és így bomlanak. A radioaktív bomlás akár 5730 évig is eltarthat, mint például a szénelem. A régészek az izotópok ezt a komponensét használják a régészeti ásatásokban talált tárgy korának meghatározására.