2.9: Izotopy

Pierwiastki mają określoną liczbę protonów, która określa ich liczbę atomową (Z). Na przykład wszystkie atomy z ośmioma protonami to tlen; jednakże liczba neutronów może być różna dla atomów tego samego pierwiastka. Suma liczby protonów i liczby neutronów to liczba masowa (A). Atomy o tej samej liczbie atomowej, ale różnych liczbach masowych nazywane są izotopami. Pierwiastki mogą mieć wiele izotopów, na przykład węgiel-12, węgiel-13 i węgiel-14.

Masa atomowa pierwiastka, czyli masa, jest średnią ważoną mas izotopów pierwiastka. Średnia ważona odzwierciedla względną liczebność różnych izotopów w próbce. Innymi słowy, masy najpowszechniejszych izotopów mają największy udział w średniej.

Rozpad promieniotwórczy może zmienić liczbę protonów w elemencie, zmieniając jego tożsamość. Wiele pierwiastków ma stabilne izotopy, ale większość ma co najmniej jeden izotop radioaktywny, znany jako radioizotop. Wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej 84 lub wyższej są niestabilne i rozpadają się na pierwiastki o niższej liczbie atomowej.

Promieniowanie może pomóc w określeniu wieku materiału i może być wykorzystywane do diagnozowania i śledzenia schorzeń oraz leczenia raka.

Izotopy to formy pierwiastka, w których liczba neutronów w jądrze jest różna, ale liczba protonów - liczba atomowa - jest taka sama. Daje to różne masy atomowe, ale nie wpływa na ładunek atomu.

Wszystkie pierwiastki mają izotopy.

Na przykład węgiel elementarny ma trzy naturalnie występujące izotopy. węgiel-12, najpowszechniejszy z nich, ma sześć neutronów i sześć protonów. Pozostałe dwa, węgiel-13 i węgiel-14, mają odpowiednio siedem i osiem neutronów.

Węgiel-12 i 13 są stabilne w warunkach naturalnych i nie rozpadają się z czasem na inne pierwiastki.

Cięższe izotopy, takie jak węgiel-14, mają niestabilne jądro i z czasem rozpadają się na stabilne produkty w wyniku emisji energii. Są one znane jako izotopy promieniotwórcze.

Rozpad izotopów promieniotwórczych zachodzi w stałym tempie. Rozpad jest podstawą datowania radiometrycznego, techniki stosowanej do określania wieku geologicznego.