2.9: Isotopen

Elementen hebben een bepaald aantal protonen dat hun atoomnummer bepaalt. Alle atomen met acht protonen zijn bijvoorbeeld zuurstof. Het aantal neutronen kan echter variëren voor een atoom van hetzelfde element. Deze variaties van elementen, met hetzelfde aantal protonen maar verschillende aantallen neutronen, worden isotopen genoemd.

Het massagetal is de som van protonen en neutronen. Daarom hebben isotopen van een element hetzelfde atoomnummer, maar ander massagetallen. De atoommassa van een element, of atoomgewicht, is een gewogen gemiddelde van de massa van de isotopen van het element. Het is een gewogen gemiddelde omdat het afhangt van de aanwezigheid van verschillende. Met andere woorden, de massa's van de meest voorkomende isotopen dragen het sterkst bij aan het gemiddelde.

Verschillende elementen bestaan als meerdere isotopen in de natuur, waaronder koolstof, kalium en uranium. Op het periodiek systeem weerspiegelt de atomaire massa van een element de relatieve overvloed van hun natuurlijk voorkomende isotopen op aarde.

Isotopen worden vaak besproken in de context van radioactiviteit. Een radioactief element is in wezen een element met een onstabiele kern. De meeste radioactieve elementen hebben atoomnummers van 84 of hoger. Andere elementen hebben isotopen die niet-radioactief zijn en, in de meeste gevallen, ten minste één radioactieve isotoop, een radio-isotoop.

Om stabieler te worden, geven radio-isotopen subatomaire deeltjes af. In dit proces, bekend als radioactief verval, zenden ze energie uit die straling wordt genoemd. Radioactief verval kan het aantal protonen in een element veranderen, waardoor de identiteit effectief verandert.

Straling kan worden gebruikt om de ouderdom of dikte van verschillende materialen te helpen bepalen. In de geneeskunde wordt het toegepast om medische aandoeningen te diagnosticeren en op te sporen met behulp van PET-scanners, en om kanker te behandelen.