Isotoper:Forståelse af variationer af det samme element

Af  Eric Moll Opdateret 24. marts 2022

alice-photo/iStock/GettyImages

Grundstoffer er differentieret efter antallet af protoner i deres kerne. Brint har for eksempel én proton i sin kerne, mens guld har 79. Protoner har en positiv ladning og vejer én atommasseenhed. Kerner indeholder normalt også neutroner, som vejer nogenlunde det samme som protoner, men som ikke har nogen ladning.

TL;DR (for lang; læste ikke)

To atomer, der indeholder det samme antal protoner, men forskellige antal neutroner, er isotoper af det samme grundstof. Deres masser er forskellige, men de reagerer på samme måde kemisk.

Atommassetal

Atommassetal

Isotoper får normalt ikke specielle navne, med undtagelse af deuterium og tritium, som er brintisotoper. I stedet er isotoper simpelthen mærket efter deres atommassenummer. Dette tal refererer til massen af ​​grundstoffets kerne. Fordi protoner og neutroner har nogenlunde samme vægt, er atommassetallet simpelthen summen af ​​protonerne og neutronerne i kernen. Alt kulstof har seks protoner, men forskellige isotoper har forskelligt antal neutroner. Kulstof-12 er det mest almindelige med seks neutroner, men kulstof-13 og kulstof-14 - med henholdsvis syv og otte neutroner - forekommer også naturligt.

Kemi

Kemi

Positive og negative ladninger tiltrækker. For at et atom eller molekyle skal være stabilt, skal det have en nettoladning på nul, hvilket betyder, at de positive og negative ladninger ophæver hinanden. Antallet af positivt ladede protoner i kernen bestemmer antallet af negativt ladede elektroner, der kredser om kernen. Kemiske reaktioner er drevet af interaktionen mellem de positive og negative ladninger - protoner og elektroner - af forskellige atomer. Fordi neutroner ikke er positive eller negative, påvirker de ikke kemiske reaktioner. Med andre ord opfører forskellige isotoper sig ikke anderledes under kemiske reaktioner eller ved dannelse af forbindelser. De skelnes kun efter vægt.

Gennemsnitlig isotopisk masse

Gennemsnitlig isotopisk masse

Det periodiske system viser atommasserne for hvert grundstof. Normalt er dette tal en decimal snarere end et helt tal. Dette skyldes ikke, at et individuelt brintatom vejer 1,0079 atommasseenheder - neutroner og protoner vejer hver en atommasseenhed, så ethvert givet atom har en heltalværdi for masse. Tallet i det periodiske system er et vægtet gennemsnit af de naturligt forekommende isotoper af et grundstof. Næsten alt brint har kun én proton og ingen neutroner, men en lille procentdel af brint har en eller to neutroner og kaldes deuterium eller tritium. Disse tungere isotoper skæver gennemsnitsvægten lidt højere.

Isotopstabilitet og -forekomst

Isotopstabilitet og -forekomst

Visse kombinationer af protoner og neutroner er mere eller mindre stabile end andre. Generelt er frekvensen af ​​en isotop i naturen bestemt af dens stabilitet. De mest stabile isotoper er også de mest almindelige. Visse isotoper er ustabile til det punkt, at de er radioaktive, hvilket betyder, at de over tid henfalder til et andet element eller isotop og frigiver stråling som et biprodukt. Kulstof-14 og tritium, for eksempel, er begge radioaktive. Visse ekstremt radioaktive isotoper eksisterer ikke i naturen, fordi de henfalder for hurtigt, men andre, såsom kulstof-14, henfalder langsomt og forekommer naturligt.