Izotopy

Izotopy, nukleidy, których jądra atomowe zawierają jednakową liczbę protonów (a więc mają jednakową liczbę atomową Z), a różne liczby neutronów(N), to znaczy różniące się liczbą masową; uwidacznia to zapis charakteryzujący jądro atomowe, np. chlor jest mieszaniną dwóch izotopów:
- pierwszy o liczbie atomowej 17 i masie atomowej 35,
- drugi o liczbie atomowej 17 i masie atomowej 37.
Większość pierwiastków jest mieszaniną kilku izotopów, stosunek ich zawartości (udziału), wyrażany w procentach, jest niemal stały, a masa atomowa jest wielkością średnią, obliczoną z udziałów i mas atomowych poszczególnych izotopów. Niewielkie różnice masy atomowej tego samego pierwiastka pochodzącego z różnych złóż na Ziemi, a więc różnice stosunku zawartości poszczególnych izotopów, spowodowane są przemianami, jakich złoża doznawały w czasie epok geologicznych. Np. złoża siarki różnego typu charakteryzują się różną zawartością poszczególnych izotopów, ponieważ w ich dziejach geologicznych istniały warunki do nagromadzenia się lżejszych lub cięższych izotopów, a więc do naturalnego rozdzielenia izotopów. Większość izotopów naturalnych to izotopy trwałe, a tylko niektóre ulegają przemianom promieniotwórczym, natomiast większość izotopów sztucznych, uzyskiwanych w reakcjach jądrowych to izotopy promieniotwórcze.

Izotopy promieniotwórcze
Oprócz 272 stabilnych (trwałych) izotopów wszystkich pierwiastków znanych jest ok. 2000 ich izotopów promieniotwórczych (radioizotopów), o różnych czasach połowicznego zaniku i rodzajach rozpadu promieniotwórczego. Izotopy promieniotwórcze, ulegające samorzutnym przemianom jąder są nietrwałe i można je podzielić na: występujące naturalnie i wytworzone sztucznie. W zależności od właściwości danego izotopu, izotopy promieniotwórcze znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach badań technicznych (np.: w badaniach przepływów - śledzenie z zewnątrz układu przemieszczania się w nim płynu zawierającego domieszkę izotopu promieniotwórczego, lub w badaniach zużycia materiałów - implantując izotop w elementy konstrukcyjne np. silnika i badając zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym w czasie pracy), znajdują zastosowanie w przemyśle (izotopowe czujniki poziomu, wagi izotopowe, izotopowe czujniki przeciwpożarowe), medycynie (radiofarmaceutyki, zasilacze izotopowe), biologii (śledzenie obiegu i roli mikroelementów), geologii (radiometryczne metody geologiczne) oraz w badaniach podstawowych (metoda atomów znaczonych, badania dyfuzji, badania strukturalne itd.). Izotopy promieniotwórcze stosuje się również (jako źródła promieniotwórcze) do modyfikacji cech przedmiotów naświetlanych: wywoływania mutacji, sterylizacji, wywoływania zmian w strukturze polimerów, zabijania tkanek nowotworowych (bomba kobaltowa). Największa ilość izotopów promieniotwórczych znalazła zastosowanie w elektrowniach jądrowych, napędach okrętów wojennych i niektórych statków, a także w produkcji broni jądrowej.