Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Atomimassajoukko
- Kemia
- Keskimääräinen isotooppimassa
- Isotooppien stabiilisuus ja esiintyminen
Elementit erotellaan niiden ytimessä olevien protonien lukumäärän perusteella. Esimerkiksi vedyn ytimessä on yksi protoni, kullan ollessa 79. Protoneilla on positiivinen varaus ja ne painavat yhden atomimassan yksikön. Ytimet sisältävät yleensä myös neutroneja, jotka painavat suunnilleen saman verran kuin protonit, mutta joilla ei ole varausta.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Kaksi atomia, jotka sisältävät saman määrän protoneja, mutta eri määrä neutroneja, ovat saman elementin isotooppeja. Niiden massat ovat erilaisia, mutta ne reagoivat samalla tavalla kemiallisesti.
Atomimassajoukko
Isotoopeille ei yleensä anneta erityisiä nimiä, lukuun ottamatta deuteriumia ja tritiumia, jotka ovat vetyisotooppeja. Sen sijaan isotoopit merkitään yksinkertaisesti niiden atomimassan mukaan. Tämä luku viittaa elementtien ytimen massaan. Koska protoneilla ja neutroneilla on suunnilleen sama paino, atomimassaluku on yksinkertaisesti ytimen protonien ja neutronien summa. Kaikissa hiileissä on kuusi protonia, mutta eri isotoopeilla on erilainen määrä neutroneja. Hiili-12 on yleisin, kuuden neutronin kanssa, mutta hiili-13 ja hiili-14 - vastaavasti seitsemän ja kahdeksan neutronin kanssa - esiintyy myös luonnossa.
Kemia
Positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat. Jotta atomi tai molekyyli olisi vakaa, sen nettovarauksen on oltava nolla, mikä tarkoittaa, että positiiviset ja negatiiviset varaukset poistavat toisiaan. Positiivisesti varautuneiden protonien lukumäärä ytimessä määrää negatiivisesti varautuneiden elektronien määrän, jotka kiertävät ytimen. Kemiallisia reaktioita ohjaa eri atomien positiivisten ja negatiivisten varausten - protonien ja elektronien - vuorovaikutus. Koska neutronit eivät ole positiivisia tai negatiivisia, ne eivät vaikuta kemiallisiin reaktioihin. Toisin sanoen, eri isotoopit eivät käyttäydy eri tavalla kemiallisten reaktioiden aikana tai yhdisteitä muodostettaessa. Ne erotetaan vain painosta.
Keskimääräinen isotooppimassa
Jaksotaulukossa luetellaan kunkin elementin atomimassat. Yleensä tämä luku on desimaalin sijasta kokonaisluku. Tätä ei ole, koska yksittäinen vetyatomi painaa 1,0079 atomismassayksikköä - neutronit ja protonit kukin painavat yhden atomismassiyksikön, joten jokaisella tietyllä atomilla on kokonaislukuarvo massalle. Jaksotaulukossa lueteltu luku on elementin luonnollisesti esiintyvien isotooppien painotettu keskiarvo. Lähes kaikessa vedyssä on vain yksi protoni ja ei neutroneja, mutta pienellä prosenttimäärä vedystä on yksi tai kaksi neutronia, ja sitä kutsutaan deuteriumiksi tai tritiumiksi. Nämä raskaammat isotoopit vinoittavat keskimääräisen painon hieman korkeammalle.
Isotooppien stabiilisuus ja esiintyminen
Tietyt protonien ja neutronien yhdistelmät ovat enemmän tai vähemmän stabiileja kuin muut. Yleisesti ottaen isotoopin taajuus luonnossa määräytyy sen stabiilisuuden perusteella. Stabiilimmat isotoopit ovat myös yleisimpiä. Tietyt isotoopit ovat epävakaita siinä määrin, että ne ovat radioaktiivisia, mikä tarkoittaa, että ne hajoavat ajan myötä osaksi muuta elementtiä tai isotooppia ja vapauttavat säteilyä sivutuotteena. Esimerkiksi hiili-14 ja tritium ovat molemmat radioaktiivisia. Tietyt erittäin radioaktiiviset isotoopit eivät esiinny luonnossa, koska ne hajoavat liian nopeasti, mutta muut, kuten hiili-14, hajoavat hitaasti ja esiintyvät luonnossa.