Izotops
Ķīmiskā elementa atomi var būt dažāda veida. Tos sauc par izotopiem. Tiem ir vienāds skaits protonu (un elektronu), bet atšķirīgs skaits neitronu. Viena elementa dažādiem izotopiem ir atšķirīga masa. Ar masu apzīmē, cik daudz vielas (vai vielas) ir kādam priekšmetam. Lietām ar atšķirīgu masu ir atšķirīgs svars. Tā kā dažādiem izotopiem ir atšķirīgs neitronu skaits, tie visi nesver vienādi un tiem nav vienāda masa.
Viena elementa dažādiem izotopiem ir vienāds atomu skaits. Tiem ir vienāds protonu skaits. Atomu skaitu nosaka pēc protonu skaita. Izotopiem ir atšķirīgi masas skaitļi, jo tiem ir atšķirīgs neitronu skaits.
Vārds "izotops", kas nozīmē vienādā vietā, cēlies no tā, ka izotopi atrodas vienā un tajā pašā vietā periodiskajā sistēmā.
Neitrālā atomā elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu. Arī viena elementa izotopiem ir vienāds elektronu skaits un elektroniskā struktūra. Tā kā to, kā atoms darbojas, nosaka tā elektroniskā struktūra, izotopi ķīmiski ir gandrīz vienādi, bet fiziski atšķiras no sākotnējiem atomiem.
Smagākie izotopi ķīmiski reaģē lēnāk nekā tā paša elementa vieglākie izotopi. Šis "masas efekts" ir lielāks protijam (1H) un deitērijam (2H), jo deitērija masa ir divreiz lielāka nekā procija. Smagākiem elementiem relatīvā atommasas attiecība starp izotopiem ir daudz mazāka, un masas efekts parasti ir neliels.
Ūdeņraža izotopi
Stabilitāte
Atomu kodolus veido protoni un neitroni, kurus kopā satur kodola spēks.Tā kā protoni ir pozitīvi lādēti, tie viens otru atgrūž. Neitrālie neitroni stabilizē kodolu. Tā kā tie atrodas kodolā, protoni ir nedaudz atgrūsti viens no otra. Tas samazina elektrostatisko pretestību starp protoniem. Tie joprojām iedarbojas ar pievilkšanas kodola spēku viens uz otru un uz protoniem. Lai divi vai vairāki protoni saistītos kodolā, ir nepieciešams viens vai vairāki neitroni. Palielinoties protonu skaitam, palielinās arī neitronu skaits, kas nepieciešams, lai kodols būtu stabils.
Dabā dažiem elementiem ir tikai viens izotops. Piemēram, fluors-19 (19F) ir vienīgais stabilais fluora izotops no vairākiem. Citiem elementiem ir daudz izotopu. Piemēram, ksenonam ir 9 izotopi. No 81 elementa, kam ir stabils izotops, lielākais stabilo izotopu skaits kādam elementam ir desmit (alvas elementam).
Daži izotopi ir radioaktīvi. Tos sauc par radioaktīvajiem izotopiem. Citi nav radioaktīvi. Tos sauc par stabiliem izotopiem.
Ūdeņradim ir trīs izplatīti izotopi. Visbiežāk sastopamais ūdeņraža izotops ir procijs (1H). Ūdeņraža atomu ar papildu neitronu (atommasa 2) sauc par deitēriju (2H). Ūdeņradi ar vienu protonu un diviem neitroniem (atoma masa 3) sauc par tritiju (3H). Procijs un deitērijs ir stabili izotopi, bet tritijs ir radioaktīvs izotops.
Visi smagākie periodiskās sistēmas elementi ir radioaktīvi. Visi radona, torija un urāna izotopi ir radioaktīvi, jo tie ir ļoti smagi. Tas ir tāpēc, ka atoma kodola spēkiem atoma kodolā ir grūti noturēt kopā visas daļiņas ar tik daudz protonu un neitronu.
Saistītās lapas
- Izotopu elektroķīmija
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir izotopi?
A: Izotopi ir dažādi ķīmiskā elementa atomu veidi, kuriem ir ļoti līdzīga uzvedība, bet kuru svars ir atšķirīgs.
Q: Ar ko izotopi atšķiras viens no otra?
A: Viena elementa atomiem ir vienāds protonu skaits, bet dažādiem izotopiem ir atšķirīgs neitronu skaits. Tāpēc tiem ir arī atšķirīgi masas skaitļi, kas ir protonu skaits plus neitronu skaits.
Vai visi izotopi ir stabili?
A: Nē, daži izotopi nav stabili, tāpēc radioaktīvās sabrukšanas procesā tie pārvēršas par citu izotopu vai elementu. Šos izotopus sauc par radioaktīvajiem izotopiem, bet citus, kas nav radioaktīvi, sauc par stabiliem izotopiem.
J: Kā var identificēt izotopu?
A: Izotops parasti tiek nosaukts, norādot elementu un tā masas numuru. Piemēram, ogleklis-12 jeb 12C ir atoms ar 6 protoniem un 6 neitroniem, bet ogleklim-14 jeb 14C ir 8 neitroni.
J: Ko nozīmē "izotops"?
A: Vārds "izotops" nozīmē "vienā un tajā pašā vietā", norādot uz to, ka visi viena un tā paša elementa atomi periodiskajā tabulā atrodas vienā un tajā pašā vietā.
J: Kāpēc atomi ar vairāk neitroniem sver vairāk nekā atomi ar mazāk neitroniem?
A: Atomi ar vairāk neitroniem sver vairāk, jo tajos ir papildu daļiņas (neitroni), kas palielina to kopējo masu, salīdzinot ar atomiem ar mazāk neitroniem.
