Hva Identifiserer de forskjellige isotoper av et grunnstoff?

Elementer er definert av antall protoner i atomkjernen. For eksempel, er en proton hydrogen, mens en kjerne med åtte protoner er oksygen. Et element kan ha flere forskjellige isotoper, eller forskjellige "versjoner" med forskjellig antall nøytroner i kjernen. Fordi nøytroner har omtrent samme masse som et proton, men ingen positiv eller negativ ladning, forskjellige isotoper har de samme kjemiske egenskaper, men forskjellige masser.

kjemisk reaktivitet

For en forbindelse som skal være stabil, må det ha en nettoladning på null - med andre ord, må det positive utjevne negativer. Protoner blir positivt ladet. Antallet protoner bestemmer antall negativt ladede elektroner som sirkler rundt kjernen. Kjemiske reaksjoner er drevet av interaksjoner mellom elektroner og protoner i forskjellige atomer. Nøytroner ikke har en ladning, og derfor ikke påvirker kjemiske reaksjoner. Forskjellige isotoper, som har ulike antall nøytroner men samme antall proteiner, har de samme kjemiske egenskaper, men har forskjellige masser. Derfor er forskjellige isotoper utmerker seg bare ved sin vekt.

Atomic Mass

Med unntak av isotoper av hydrogen, blir de enkelte isotoper av et element ikke gitt sitt eget navn. De er i stedet utmerker seg ved sin masse tall, som er lik det antall protoner pluss antall nøytroner. Dette er ikke å forveksles med et atom atomnummer, som er dens antall protoner. Karbon, for eksempel, har et atomnummer på 6. Den vanligste isotopen er karbon-12, så kalt fordi dens masse er 12 atommasseenhet. Karbon-13 og karbon-14 forekommer også naturlig. Trekk atomnummer fra massetall for å få det antall protoner. Disse isotoper av karbon har seks, sju og åtte nøytroner, henholdsvis. Når den periodiske tabell gir noe annet enn et rundt tall for massen til et element som nummeret kommer fra et veid gjennomsnitt av de naturlig forekommende isotoper i henhold til deres frekvens nummer.

Isotop Stabilitet og frekvens

Ikke alle elementene har samme antall isotoper. Visse kombinasjoner av protoner og nøytroner i kjernen er mer eller mindre stabil enn andre. Hydrogen, for eksempel, består av tre isotoper. Den første, normal hydrogen, er uten tvil den mest stabile og derfor mest vanlig. Mer enn 99,98 prosent av hydrogen har ingen nøytroner. Neste er deuterium, som har en nøytronkilde og en atommasse av to. For det tredje er tritium, som har to nøytroner og en atommasse av tre. Tyngre isotoper er noen ganger radioaktive fordi de er ustabile. Tritium og karbon-14, for eksempel er begge radioaktive.

Sterke Nuclear Forces

Det finnes ingen enkel regel for det antall nøytroner som vil få til en stabil kjerne. Stabiliteten av en kjerne avhenger av skjæringspunktet mellom to krefter. På den ene side danner den elektromagnetiske kraften en frastøtning mellom positivt ladede protoner i kjernen, på samme måte som den positive endene av to magneter frastøte hverandre. Den andre kraften kalles den sterke kjernekraften, som holder protoner og nøytroner sammen. Det er ekstremt sterk over korte, atom-skala avstander, men blir så svak på en makroskopisk skala at det ikke finnes vanlige eksempler på sin innflytelse. Visst antall nøytroner skape den rette balansen for en stabil kjerne. I lettere elementer, betyr dette vanligvis en nøytron per proton. I tyngre elementer, tar det ofte flere nøytroner for å holde en kjerne sammen.