Sisältö
Kaikki elementit ovat isotooppeja. Vaikka tietyn elementin kaikilla atomeilla on sama atominumero (protonien lukumäärä), atomipaino (protonien ja neutronien lukumäärä yhdessä) vaihtelee. Termi "isotooppi" viittaa tähän atomipainon variaatioon - kaksi atomia, joilla on sama määrä protoneja ja erilainen määrä neutroneja, ovat saman elementin kaksi isotooppi.
Atominumero
Protonit ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia atomiytimessä. Atomilla on kokonaisuutena neutraali varaus, joten jokaista positiivisesti varautunutta protonia tasapainottaa negatiivisesti varautunut hiukkanen. Nämä negatiiviset hiukkaset - elektronit - kiertävät ytimen ulkopuolella. Elektronien kiertoratakonfiguraatio määrää kuinka atomi reagoi ja sitoutuu muihin atomiin antaen jokaiselle elementille sen erityiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Jokaisella elementillä on ainutkertainen atominumero, joka on jaksollisen kemiallisen lyhenteen yläpuolella.
Atomipaino
Neutronit ovat subatomisia hiukkasia, joissa ei ole varausta, joten atomitumman neutronien lukumäärä ei vaikuta elektronien lukumäärään tai niiden kiertoradan konfiguraatioon. Kahdeella atomilla, joilla on sama määrä protoneja ja eri määrä neutroneja, on samat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, mutta erilaiset atomipainot. Nämä kaksi atomia ovat saman alkuaineen eri isotooppeja. Esimerkiksi yleisin vedyn isotooppi on H-1, mikä tarkoittaa, että atomilla on yksi protoni eikä neutroneja, mutta esiintyy myös H-2- ja H-3-isotooppeja, joissa on yksi ja kaksi neutronia. Jaksollinen taulukko antaa elementtien keskimääräisen atomipainon elementtien kemiallisen symbolin alapuolella.
Radioaktiiviset isotoopit
Atomin raskaammat isotoopit ovat usein epävakaita ja hajoavat ajan myötä kevyemmiksi isotoopeiksi. Tämä atomihajoaminen vapauttaa energiaa alfa-, beeta- ja gammasäteilyn muodossa. Esimerkiksi vety-3 on radioaktiivinen ja hajoaa vety-2: ksi. Kaikilla elementeillä on radioaktiivisia isotooppeja, jotka hajoavat vaihtelevalla nopeudella. Hajoamisnopeus mitataan puoliintumisajoilla - aika, jonka kuluessa puolet tietyn alkuaineen näytteen radioaktiivisista isotoopeista hajoaa kevyemmiksi isotoopeiksi. Vety-3: n puoliintumisaika on 12,32 vuotta.
Käyttö radioaktiivisiin isotooppeihin
Tutkijat ja lääketieteen ammattilaiset hyödyntävät laajasti radioaktiivisia isotooppeja. Mittaamalla luonnossa esiintyvän radioaktiivisen hiili-14 isotoopin määrät arkeologit ja paleontologit voivat määrittää fossiilin tai esineen arvioidun iän. Lääkärit käyttävät jodi-131- ja barium-137-isotooppeja radioaktiivisina jäljittäjinä sydänongelmien, aivokasvaimien ja muiden poikkeavuuksien havaitsemiseksi. Koboltti-60 toimii säteilylähteenä estämään syöpäkasvaimien kehittyminen.