Izotop

Atomy chemického prvku mohou existovat v různých typech. Ty se nazývají izotopy. Mají stejný počet protonů (a elektronů), ale různý počet neutronů. Různé izotopy téhož prvku mají různé hmotnosti. Hmotnost je výraz pro to, kolik látky (nebo hmoty) něco má. Věci s různou hmotností mají různou hmotnost. Protože různé izotopy mají různý počet neutronů, neváží všechny stejně a nemají stejnou hmotnost.

Různé izotopy téhož prvku mají stejné atomové číslo. Mají stejný počet protonů. O atomovém čísle rozhoduje počet protonů. Izotopy však mají různá hmotnostní čísla, protože mají různý počet neutronů.

Slovo izotop, které znamená na stejném místě, pochází ze skutečnosti, že izotopy se nacházejí na stejném místě v periodické tabulce prvků.

V neutrálním atomu se počet elektronů rovná počtu protonů. Izotopy stejného prvku mají také stejný počet elektronů a stejnou elektronickou strukturu. Protože o tom, jak se atom chová, rozhoduje jeho elektronická struktura, jsou izotopy chemicky téměř stejné, ale fyzikálně se liší od svých původních atomů.

Těžší izotopy reagují chemicky pomaleji než lehčí izotopy téhož prvku. Tento "hmotnostní efekt" je větší u procia (^1H) a deuteria (^2H), protože deuterium má dvakrát větší hmotnost než procium. U těžších prvků je relativní poměr atomových hmotností mezi izotopy mnohem menší a hmotnostní efekt je obvykle malý.

Izotopy vodíku

Stabilita

Atomová jádra jsou protony a neutrony držené pohromadě jadernou silou.

Protože jsou protony kladně nabité, vzájemně se odpuzují. Neutrony, které jsou neutrální, jádro stabilizují. Protože jsou v jádře, protony jsou od sebe mírně odtlačovány. Tím se snižuje elektrostatické odpuzování mezi protony. Stále na sebe navzájem i na protony působí přitažlivou jadernou silou. K tomu, aby se dva nebo více protonů spojilo do jádra, je zapotřebí jeden nebo více neutronů. S rostoucím počtem protonů roste i počet neutronů potřebných ke stabilnímu jádru.

Některé prvky mají v přírodě pouze jeden izotop. Například fluor-19 (^19F) je jediným stabilním izotopem fluoru. Jiné prvky mají mnoho izotopů. Například xenon má 9 izotopů. Z 81 prvků se stabilním izotopem je největší počet stabilních izotopů u některého prvku deset (u prvku cín).

Některé izotopy jsou radioaktivní. Ty se nazývají radioaktivní izotopy. Jiné nejsou radioaktivní. Ty se nazývají stabilní izotopy.

Vodík má tři běžné izotopy. Nejběžnější izotop vodíku se nazývá protium (^1H). Atom vodíku s neutronem navíc (atomová hmotnost 2) se nazývá deuterium (^2H). Vodík s jedním protonem a dvěma neutrony (atomová hmotnost 3) se nazývá tritium (^3H). Protium a deuterium jsou stabilní izotopy, zatímco tritium je radioaktivní izotop.

Všechny nejtěžší prvky v periodické tabulce jsou radioaktivní. Všechny izotopy radonu, thoria a uranu jsou radioaktivní, protože jsou velmi těžké. Je to proto, že jaderné síly uvnitř jádra atomu mají problém udržet pohromadě všechny částice s tolika protony a neutrony uvnitř.

Související stránky

Izotopová elektrochemie

Otázky a odpovědi

Otázka: Co jsou to izotopy?

Odpověď: Izotopy jsou různé typy atomů chemického prvku, které mají velmi podobné chování, ale váží různá množství.

Otázka: Jak se izotopy od sebe liší?

Odpověď: Atomy stejného prvku mají stejný počet protonů, ale různé izotopy mají různý počet neutronů. V důsledku toho mají také různá hmotnostní čísla, což je počet protonů plus počet neutronů.

Otázka: Jsou všechny izotopy stabilní?

Odpověď: Ne, některé izotopy nejsou stabilní, takže se radioaktivním rozpadem mění na jiný izotop nebo prvek. Těmto izotopům se říká radioaktivní izotopy, zatímco jiné, které nejsou radioaktivní, se nazývají stabilní izotopy.

Otázka: Jak lze izotop identifikovat?

Odpověď: Izotop se obvykle pojmenovává uvedením prvku a jeho hmotnostního čísla. Například uhlík-12 nebo 12C je atom se 6 protony a 6 neutrony, zatímco uhlík-14 nebo 14C má místo toho 8 neutronů.

Otázka: Co znamená "izotop"?

Odpověď: Slovo "izotop" znamená "na stejném místě" a odkazuje na to, že všechny atomy stejného prvku se nacházejí na stejném místě v periodické tabulce prvků.

Otázka: Proč atomy s větším počtem neutronů váží více než atomy s menším počtem neutronů?

Odpověď: Atomy s více neutrony váží více, protože obsahují další částice (neutrony), které zvyšují jejich celkovou hmotnost ve srovnání s atomy s menším počtem neutronů.