Изотоп
Атомите на даден химичен елемент могат да съществуват в различни видове, които имат много сходно поведение, но тежат различно. Те се наричат изотопи на елемента. Атомите на един и същ елемент имат еднакъв брой протони, но различните изотопи имат различен брой неутрони. Различните изотопи на един и същ елемент имат различна маса, защото имат различен брой неутрони. Масата е думата, с която се обозначава колко вещество (или материя) има нещо. Нещата с различни маси имат и различни тегла.
Някои изотопи не са стабилни, така че се превръщат в друг изотоп или елемент чрез радиоактивен разпад. Те се наричат радиоактивни изотопи. Други не са радиоактивни. Те се наричат стабилни изотопи.
Атомите на един и същ елемент имат еднакъв брой протони, който се нарича атомен номер. Различните изотопи на даден елемент имат различен брой неутрони. В резултат на това те имат и различно масово число, което е броят на протоните плюс броя на неутроните. Изотопът обикновено се назовава, като се посочват елементът и масовият номер. Например символът на въглерода е С и всички въглеродни атоми имат 6 протона. Най-често срещаният изотоп на въглерода също има 6 неутрона, което дава масово число 12, и се изписва като въглерод-12 или12 C. Изотопът на въглерода, който има 8 неутрона, се изписва като въглерод-14 или C.14
Думата "изотоп", която означава "на едно и също място", идва от факта, че изотопите на един и същ елемент се намират на едно и също място в периодичната таблица.
Изотопи на водорода
Химични свойства
Във всеки неутрален атом броят на електроните е равен на броя на протоните. В резултат на това изотопите на един и същ елемент имат същия брой електрони и същата електронна структура. Начинът, по който действа един атом, се определя от електронната му структура, така че изотопите на един и същ елемент имат почти еднакво химично поведение, например молекулите, които могат да образуват. Много е трудно да се отделят изотопите на даден елемент от смес от различни изотопи поради това колко сходно е това поведение.
По-тежките изотопи реагират химически по-бавно от по-леките изотопи на същия елемент. Този "масов ефект" е голям за протия (1 H) и деутерия (2 H), тъй като деутерият има два пъти по-голяма маса от протия. При по-тежките елементи относителното съотношение на атомните маси между изотопите е много по-малко, така че ефектът на масата обикновено е малък.
Стабилност
Някои изотопи не са стабилни, така че се превръщат в друг изотоп или елемент чрез радиоактивен разпад. Те се наричат нестабилни изотопи или радиоактивни изотопи. Средното време, което е необходимо на един изотоп да се разпадне, се нарича период на полуразпад. Други изотопи не се разпадат, така че не са радиоактивни. Те се наричат стабилни изотопи.
Всеки атом има атомно ядро, което е съставено от протони и неутрони, които са свързани помежду си с ядрената сила. Тъй като протоните имат положителен електрически заряд, те се отблъскват един от друг. Неутроните са неутрални и стабилизират ядрото. Неутроните държат протоните леко раздалечени един от друг. Това намалява електростатичното отблъскване между протоните, така че ядрената сила може да държи протоните и неутроните заедно. Един или повече неутрони са необходими, за да могат два или повече протона да се свържат в ядрото. С увеличаването на броя на протоните се увеличава и броят на неутроните, необходими за стабилно ядро.
Някои елементи имат само един стабилен изотоп. Например флуор-19 (19 F) е единственият стабилен изотоп на флуора. Другите изотопи на флуора се разпадат бързо, така че не се срещат в природата. Други елементи имат много стабилни изотопи. Например ксенонът има седем стабилни изотопа. Той има и два изотопа, които се разпадат много бавно и се срещат в природата. Най-големият брой стабилни изотопи за всеки елемент е десет - за елемента олово. Някои елементи нямат стабилни изотопи, като например кюрий. Те съществуват само на Земята, защото се създават в ядрени реактори, ядрени експлозии или ускорители на частици.
Някои нестабилни изотопи съществуват естествено на Земята, тъй като имат много дълъг период на полуразпад. Например периодът на полуразпад на уран-238 е 4468 милиона години. Периодът на полуразпад на радий-226 е само 1600 години и той се среща в природата, защото постоянно се образува от разпадането на уран-238.
Водородът има три често срещани изотопа. Най-разпространеният изотоп на водорода се нарича протий (1 H), който има един протон и няма неутрони. Атомът на водорода, който има един протон и един неутрон (атомна маса 2), се нарича деутерий (2 H). Водородът с един протон и два неутрона (атомна маса 3) се нарича тритий (3 H). Протият и деутерият са стабилни изотопи, докато тритият е радиоактивен изотоп.
Всички най-тежки елементи в периодичната таблица са радиоактивни. Всички изотопи на радон, торий и уран са радиоактивни, тъй като са много тежки. Това е така, защото ядрените сили в ядрото на атома не могат да задържат заедно всички протони и неутрони.
Свързани страници
- Изотопна електрохимия
- Радионуклиди
Въпроси и отговори
В: Какво представляват изотопите?
О: Изотопите са различни видове атоми на даден химичен елемент, които имат много сходно поведение, но тежат различно.
В: По какво се различават изотопите един от друг?
О: Атомите на един и същ елемент имат еднакъв брой протони, но различните изотопи имат различен брой неутрони. В резултат на това те имат и различно масово число, което е броят на протоните плюс броя на неутроните.
Въпрос: Всички изотопи ли са стабилни?
О: Не, някои изотопи не са стабилни, затова се превръщат в друг изотоп или елемент чрез радиоактивно разпадане. Те се наричат радиоактивни изотопи, докато други, които не са радиоактивни, се наричат стабилни изотопи.
Въпрос: Как може да се идентифицира даден изотоп?
О: Обикновено изотопът се назовава, като се посочва елементът и масовият му номер. Например въглерод-12 или 12C е атом с 6 протона и 6 неутрона, докато въглерод-14 или 14C има 8 неутрона.
В: Какво означава "изотоп"?
О: Думата "изотоп" означава "на едно и също място", което се отнася до това, че всички атоми на един и същ елемент се намират на едно и също място в периодичната таблица.
В: Защо атомите с повече неутрони тежат повече от тези с по-малко неутрони?
О: Атомите с повече неутрони тежат повече, защото съдържат допълнителни частици (неутрони), които увеличават общата им маса в сравнение с тези с по-малко неутрони.
