Ce este un izotop?

Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au un număr egal de protoni, dar un număr diferit de neutroni. Numerele lor atomice sunt aceleași, dar numărul lor de masă este diferit. Numerele de masă sunt întotdeauna notate cu A, în timp ce Z se referă la numerele atomice ale elementelor. Numărul atomic simbolizează numărul de protoni din nucleul unui atom și este folosit pentru a identifica poziția elementului pe masa periodică. Numărul de masă al unui atom este numărul de neutroni din nucleul său. Izotopii elementelor au proprietăți fizice diferite datorită variației masei lor atomice. Datorită acestei diferențe, astfel de izotopi au densități diferite, precum și puncte de topire și de fierbere. Cu toate acestea, izotopii unui element au întotdeauna proprietăți chimice foarte similare. Similitudinea apare deoarece numai electronii sunt folosiți în reacțiile chimice, nu în neutroni sau protoni.

Istoria izotopilor

Radiochemistul Fredrick Soddy a sugerat mai întâi existența izotopilor în 1913 după efectuarea unor studii care au implicat degradarea lanțurilor radioactive. În timpul experimentelor sale, Soddy a realizat că există patruzeci de specii diferite între plumb și uraniu, dar masa periodică nu putea găzdui decât 11 atomi. După ce testele chimice efectuate pentru a separa unele dintre aceste elemente au eșuat, el a sugerat că mai mult de un tip de atomi ar putea împărți aceeași poziție în tabelul periodic și le-au numit izotopi.

Exemple de izotopi

Clorul conține doi izotopi principali: clorul-35 și clorul-37. Pentru a ajunge la această concluzie, oamenii de știință au descoperit că într-o substanță clor proporțiile fiecăruia dintre acești izotopi există în ansamblu și de aceea rapoartele sunt folosite pentru a exprima diferența de cantitate. Aceste rapoarte sunt utile atunci când se calculează procentele relative și masele atomice relative. Alte exemple de izotopi includ carbon (izotopi carbon-12 și carbon-14), oxigen (oxigen-16 și oxigen-18) și fosfor (fosfor-31 este izotopul primar, deși există și cantități specifice de fosfor-32). Izotopii acestor compuși sunt considerați stabili și majoritatea au doar doi izotopi. Cu toate acestea, există câteva elemente care au doar un singur izotop și acestea includ fluor, beriliu, arsen, ytriu, aur, aluminiu, iod, mangan, sodiu și niobiu.

Purificarea izotopilor

Există trei domenii principale în care se aplică izotopi. Primul este separarea izotopilor. Separarea facilitează maximizarea proprietăților atomilor, după cum este necesar. În separarea elementelor mai ușoare, cum ar fi deuteriul și oxigenul, se aplică metoda de difuzie a gazului. Separarea elementelor grele, cum ar fi uraniul și plutoniul, are loc prin spectrometrie de masă.

Aplicarea izotopilor

Prima aplicație a izotopilor este utilizarea sa de către arheologi în data de carbon. Izotopii sunt două tipuri: izotopi stabili și radioactivi. Izotopii stabili conțin o combinație egală de protoni și neutroni și, ca atare, nu suferă degradare. Pe de altă parte, izotopii radioactivi au nuclee instabile și, prin urmare, suferă degradare. Degradarea radioactivă poate dura până la 5730 de ani, cum ar fi elementul de carbon. Arheologii folosesc această componentă a izotopilor pentru a determina vârsta unui obiect găsit în săpăturile arheologice.