Ισότοπο
Τα άτομα ενός χημικού στοιχείου μπορούν να υπάρχουν σε διάφορους τύπους. Αυτά ονομάζονται ισότοπα. Έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων (και ηλεκτρονίων), αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Τα διάφορα ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικές μάζες. Μάζα είναι η λέξη που δηλώνει πόση ουσία (ή ύλη) έχει κάτι. Πράγματα με διαφορετική μάζα έχουν διαφορετικό βάρος. Επειδή τα διάφορα ισότοπα έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων, δεν ζυγίζουν όλα το ίδιο ή δεν έχουν την ίδια μάζα.
Διαφορετικά ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό. Έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων. Ο ατομικός αριθμός καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων. Τα ισότοπα έχουν όμως διαφορετικό αριθμό μάζας, επειδή έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων.
Η λέξη ισότοπο, που σημαίνει στο ίδιο σημείο, προέρχεται από το γεγονός ότι τα ισότοπα βρίσκονται στο ίδιο σημείο του περιοδικού πίνακα.
Σε ένα ουδέτερο άτομο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων. Τα ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν επίσης τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων και την ίδια ηλεκτρονική δομή. Επειδή ο τρόπος με τον οποίο ένα άτομο ενεργεί αποφασίζεται από την ηλεκτρονική του δομή, τα ισότοπα είναι σχεδόν ίδια χημικά, αλλά διαφορετικά φυσικά από τα αρχικά τους άτομα.
Τα βαρύτερα ισότοπα αντιδρούν χημικά πιο αργά από τα ελαφρύτερα ισότοπα του ίδιου στοιχείου. Αυτό το "φαινόμενο μάζας" είναι μεγαλύτερο για το πρίτιο (1H) και το δευτέριο (2H), επειδή το δευτέριο έχει διπλάσια μάζα από το πρίτιο. Για τα βαρύτερα στοιχεία, ο σχετικός λόγος ατομικού βάρους μεταξύ των ισοτόπων είναι πολύ μικρότερος και το φαινόμενο μάζας είναι συνήθως μικρό.
Ισότοπα του υδρογόνου
Σταθερότητα
Οι ατομικοί πυρήνες αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια που συγκρατούνται μεταξύ τους με την πυρηνική δύναμη.Επειδή τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα, απωθούνται μεταξύ τους. Τα νετρόνια, τα οποία είναι ουδέτερα, σταθεροποιούν τον πυρήνα. Επειδή βρίσκονται στον πυρήνα, τα πρωτόνια ωθούνται ελαφρώς μεταξύ τους. Αυτό μειώνει την ηλεκτροστατική άπωση μεταξύ των πρωτονίων. Εξακολουθούν να ασκούν την ελκτική πυρηνική δύναμη μεταξύ τους και στα πρωτόνια. Ένα ή περισσότερα νετρόνια είναι απαραίτητα για να συνδεθούν δύο ή περισσότερα πρωτόνια σε έναν πυρήνα. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των πρωτονίων, αυξάνεται και ο αριθμός των νετρονίων που απαιτούνται για να έχουμε έναν σταθερό πυρήνα.
Στη φύση ορισμένα στοιχεία έχουν μόνο ένα ισότοπο. Για παράδειγμα, το φθόριο-19 (19F) είναι το μόνο σταθερό ισότοπο του φθορίου, από τα πολλά που υπάρχουν. Άλλα στοιχεία έχουν πολλά ισότοπα. Για παράδειγμα, το ξένο έχει 9 ισότοπα. Από τα 81 στοιχεία με σταθερό ισότοπο, ο μεγαλύτερος αριθμός σταθερών ισοτόπων για οποιοδήποτε στοιχείο είναι δέκα (για το στοιχείο κασσίτερος).
Ορισμένα ισότοπα είναι ραδιενεργά. Αυτά ονομάζονται ραδιενεργά ισότοπα. Άλλα δεν είναι ραδιενεργά. Αυτά ονομάζονται σταθερά ισότοπα.
Το υδρογόνο έχει τρία κοινά ισότοπα. Το πιο κοινό ισότοπο του υδρογόνου ονομάζεται πρωτόνιο (1H). Ένα άτομο υδρογόνου με ένα επιπλέον νετρόνιο (ατομική μάζα 2) ονομάζεται δευτέριο (2H). Το υδρογόνο με ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια (ατομική μάζα 3) ονομάζεται τρίτιο (3H). Το πρωτόνιο και το δευτέριο είναι σταθερά ισότοπα, ενώ το τρίτιο είναι ραδιενεργό ισότοπο.
Τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα είναι όλα ραδιενεργά. Όλα τα ισότοπα του ραδονίου, του θορίου και του ουρανίου είναι ραδιενεργά, καθώς είναι πολύ βαριά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πυρηνικές δυνάμεις μέσα στον πυρήνα του ατόμου δυσκολεύονται να συγκρατήσουν όλα τα σωματίδια με τόσα πολλά πρωτόνια και νετρόνια στο εσωτερικό τους.
Σχετικές σελίδες
- Ηλεκτροχημεία ισοτόπων
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ε: Τι είναι τα ισότοπα;
Α: Τα ισότοπα είναι διαφορετικοί τύποι ατόμων ενός χημικού στοιχείου που έχουν πολύ παρόμοια συμπεριφορά, αλλά ζυγίζουν διαφορετικές ποσότητες.
Ερ: Πώς διαφέρουν τα ισότοπα μεταξύ τους;
A: Τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά τα διάφορα ισότοπα έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Ως αποτέλεσμα, έχουν επίσης διαφορετικούς αριθμούς μάζας, που είναι ο αριθμός των πρωτονίων συν τον αριθμό των νετρονίων.
Ερ: Είναι όλα τα ισότοπα σταθερά;
Α: Όχι, ορισμένα ισότοπα δεν είναι σταθερά και έτσι μετατρέπονται σε άλλο ισότοπο ή στοιχείο με ραδιενεργό διάσπαση. Αυτά ονομάζονται ραδιενεργά ισότοπα, ενώ άλλα που δεν είναι ραδιενεργά ονομάζονται σταθερά ισότοπα.
Ερ: Πώς μπορεί να αναγνωριστεί ένα ισότοπο;
Α: Ένα ισότοπο συνήθως ονομάζεται δίνοντας το στοιχείο και τον αριθμό μάζας του. Για παράδειγμα, ο άνθρακας-12 ή 12C είναι ένα άτομο με 6 πρωτόνια και 6 νετρόνια, ενώ ο άνθρακας-14 ή 14C έχει 8 νετρόνια αντ' αυτού.
Ερ: Τι σημαίνει "ισότοπο";
Α: Η λέξη "ισότοπο" σημαίνει "στην ίδια θέση", αναφερόμενη στο ότι όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου εμφανίζονται στην ίδια θέση στον περιοδικό πίνακα.
Ερ: Γιατί τα άτομα με περισσότερα νετρόνια ζυγίζουν περισσότερο από εκείνα με λιγότερα νετρόνια;
Α: Τα άτομα με περισσότερα νετρόνια ζυγίζουν περισσότερο επειδή περιέχουν πρόσθετα σωματίδια (νετρόνια) που προσθέτουν στη συνολική τους μάζα σε σύγκριση με εκείνα με λιγότερα νετρόνια.
