Що таке ізотоп?

Ізотопи - це атоми одного елемента, які мають рівну кількість протонів, але різні числа нейтронів. Їх атомні номери однакові, але їх масові числа різні. Масові числа завжди позначаються як A, тоді як Z відноситься до атомних номерів елементів. Атомний номер символізує кількість протонів в ядрі атома і використовується для визначення положення елемента на періодичній таблиці. Масове число атома - це число нейтронів у його ядрі. Ізотопи елементів мають різні фізичні властивості внаслідок зміни їх атомних мас. Завдяки цій різниці такі ізотопи мають різну щільність, а також точки плавлення і кипіння. Однак ізотопи елемента завжди мають дуже схожі хімічні властивості. Подібність відбувається тому, що в хімічних реакціях використовуються тільки електрони, а не нейтрони або протони.

Історія ізотопів

Радіохімік Фредерік Содді вперше висловив припущення про існування ізотопів у 1913 році після проведення досліджень, які передбачали розпад радіоактивних ланцюгів. Під час своїх експериментів Содді здійснив сорок різних видів між свинцем і ураном, але періодична таблиця містила лише 11 атомів. Після того, як хімічні випробування, проведені для відокремлення деяких з цих елементів, зазнали невдачі, він припустив, що більш ніж один тип атомів може розділити одну й ту ж позицію в періодичній таблиці і назвав їх ізотопами.

Приклади ізотопів

Хлор містить два основних ізотопу: хлор-35 і хлор-37. Щоб прийти до цього висновку, вчені виявили, що в хлорній речовині пропорції кожного з цих ізотопів існують в цілому, і тому співвідношення використовуються для вираження різниці в кількості. Ці співвідношення корисні при обчисленні відносних відсотків і відносних атомних мас. Інші приклади ізотопів включають вуглець (ізотопи вуглець-12 і вуглець-14), кисень (кисень-16 і кисень-18), і фосфор (фосфор-31 є первинним ізотопом, хоча певні кількості фосфору-32 також існують). Ізотопи цих сполук вважаються стабільними, і більшість з них мають тільки два ізотопи. Однак є кілька елементів, які мають тільки один ізотоп, і вони включають фтор, берилій, миш'як, ітрій, золото, алюміній, йод, марганець, натрій і ніобій.

Очищення ізотопів

Існують три основні області застосування ізотопів. Перший - розділення ізотопів. Поділ полегшує максимізацію властивостей атомів у міру необхідності. При поділі більш легких елементів, таких як дейтерій і кисень, застосовується метод дифузії газу. Поділ важких елементів, таких як уран і плутоній, відбувається за допомогою мас-спектрометрії.

Застосування ізотопів

Першим застосуванням ізотопів є його використання археологами при знайомстві вуглецю. Ізотопи бувають двох видів: стабільні і радіоактивні ізотопи. Стабільні ізотопи містять рівну комбінацію протонів і нейтронів і як такі не зазнають розпаду. З іншого боку, радіоактивні ізотопи мають нестабільні ядра і, таким чином, зазнають розпаду. Радіоактивний розпад може тривати до 5, 730 років, наприклад, вуглецевого елемента. Археологи використовують цей компонент ізотопів для визначення віку об'єкта, знайденого в археологічних розкопках.