Izotopy (isos-równy, topos-miejsce) są to odmiany tego samego pierwiastka chemicznego mające jednakową liczbę protonów, lecz różne ilości neutronów. Każdy izotop danego pierwiastka chemicznego ma więc inną liczbę masową od pozostałych, ale ze względu na identyczną strukturę powłoki elektronowej zajmuje wraz z innymi to samo miejsce w układzie okresowym pierwiastków. Jako przykład można podać izotopy wodoru: wodór-1, wodór02 (deuter), wodór-3 (tryt). Oznaczamy je w następujący sposób: 1 H, 2 H, 3 H (przy czym liczby informują nas o masie jądra atomowego).
Oprócz 272 stabilnych – trwałych izotopów wszystkich pierwiastków, (czyli takich, których jądra nie ulegają samorzutnym przemianom w inne), znanych jest jeszcze około 2000 ich izotopów promieniotwórczych – radioizotopów, których jądra z kolei ulegają samorzutnym przemianom. Do izotopów promieniotwórczych zaliczamy: naturalne (tzn. występujące w przyrodzie) i sztuczne (otrzymane przez człowieka na drodze przemian promieniotwórczych).
Masę atomową danego pierwiastka chemicznego możemy obliczyć ze wzoru:
mat. = %m1 * A1 + %m2 * A2 + … %mn * An / 100%
gdzie:
mat. – średnia masa atomowa pierwiastka,
%m1, %m2, %mn - procentowa zawartość poszczególnych izotopów
A1, A2, An – masy atomowe poszczególnych izotopów
ZASTOSOWANIE IZOTOPÓW
Izotopy promieniotwórcze znajdują zastosowanie głównie w:
- Lecznictwie (stosuje się je do diagnozowania schorzeń mózgu i innych organów
- Przemyśle (zastosowanie izotopów pozwala na badanie ukrytych wad wyrobów – metoda ta nazywana jest defektoskopią)
- Znakowaniu izotopowym (metoda wykrywania poruszającej się substancji przez śledzenie promieniowania pochodzącego od wprowadzonego do niej izotopu)
- Archeologii (metoda zwana datowaniem radiowęglowym, umożliwia dość dokładne określenie wieku obiektów sprzed 500 – 50000 lat)
- Reaktorach jądrowych (izotopy służą do wytwarzania pary zasilającej turbiny elektrowni atomowych)
Każdy pierwiastek chemiczny składa się z protonów, neutronów i elektronów, czyli podstawowych cząstek materii.
Liczbę masową pierwiastka chemicznego określa suma protonów i neutronów wchodzących w skład jądra atomowego.
A = liczba protonów + liczba neutronów
Natomiast liczbą atomową pierwiastka chemicznego nazywamy liczbę protonów wchodzących w skład jądra atomowego
Z = ładunek jądra = liczba protonów = liczba elektronów
Znając liczbę atomową i masową możemy obliczyć liczbę neutronów w atomie
Liczba masowa – liczba atomowa = liczba neutronów