Šta su to izotopi? Saznajte u ovom videu i tekstu niže.
Video (Quantum of Science / Jelena Kalinić JK Youtube kanal)
Imamo hemijske elemente, a oni se nalaze poredani u Periodnom sistemu elemenata. Međutim, imamo i neku vrstu varijanti hemijskih elemenata.
Dakle, znate da atomi istog hemijskog elementa imaju isti broj protona u nukleusu te isti broj elektrona oko nukleusa, ako taj atom nije u nekoj hemijskoj reakciji. Međutim, šta je sa neutronima? Već smo pričali o tome kako atomi istog elementa ne moraju imati isti broj neutrona. Ponekad broj neutrona može biti veći od broja protona.
Šta se dešava sa atomom koji ima više neutrona u nukleusu?
On ima veću masu. Masa neutrona je približno jednaka masi protona te svaki neutron viška nukleus atoma čini masivnijim, a time i sam atom, jer je masa elektrona zanemarljivo mala u odnosu na masu protona i neutrona pa masa atoma ovisi o masi nukleusa.
Kakva su hemijska svojstva tih atoma sa povećanim brojem neutrona?
Njihova hemijska svojstva su ista, jer imaju isti broj elektrona, a hemijske reakcije ovise o elektronima. Također, zato što je broj protona, to jest atomski broj takvih atoma isti, to znači i da ovi atomi stoje na istom mjestu u Periodnom sistemu elemenata. Upravo zato se ovakvi atomi sa istim brojem protona, a različitim brojem neutrona u nukleusu i nazivaju izotopi, jer na grčkom „izo“ znači isto, a „topos“ mjesto.
Recimo, najlakši element u Periodnom sistemu elemenata, vodik, ima tri forme, tri izotopa:
-protij/protijum, koji ima samo jedan proton u nukleusu i elektron oko nukleusa
–deuterij/deuterijum, koji ima proton i neutron u nukleusu te jedan elektron oko nukleusa i
-tricij/tricijum, koji ima u nukleusu jedan proton, dva neutrona te jedan elektron oko nukleusa.
Primijetite kako je atom protija jedini atom bez neutrona.
Element vodik je smjesa ova tri svoja izotopa, s tim da na Zemlji ima najviše ovog najobičnijeg, izotopa bez neutrona – protija. Njega ima oko 99.985%. Deuterijum čini oko 0.15% ukupnog vodika, dok tricija ima jako malo: 10 -18 %
Relativna atomska masa vodika je približno 1. Međutim nije tačno 1, nego je približno 1.008. Atomska masa vodika i drugih elemenata nije cijeli broj, iako su brojevi protona i neutrona u nukleusu cijeli brojevi upravo zato što hemijski elementi u prirodi dolazi kao smjese svojih izotopa.
Ugljik, karbon ima nekoliko izotopa – njegov atomski broj je 6, tako da je broj protona uvijek 6, ali imamo atome ugljika sa 6, 7 i 8 neutrona. Izotopi ugljika nemaju posebna imena kao izotopi vodika.
Kako onda obilježavamo izotope?
Možemo napisati cijelo ime elementa, nakon njega staviti crticu i napisati atomsku masu to jest zbir neutrona i protona tog izotopa. Taj broj će biti neki cijeli broj, jer se radi o izotopu, a ne o elementu. Recimo, karbon-13, karbon-14, uran-235, uran-238.
Također, možemo pisati simbol elementa, sa brojevima ispred simbola, tako da donji broj označava atomski broj elementa, a gornji zbir neutrona i protona.
Npr.
13 6C…
Neki izotopi su radioaktivni, što znači da nisu stabilni i raspadaju se u određenom omjeru u toku vremena. Recimo, karbon-14 je radioaktivan, dok, karbon-13 nije. Svi izotopi urana su radioaktivni. Što je veća razlika između masenog i atomskog broja, to je veća vjerovatnoća da je taj izotop radioaktivan.
Radijacija koju emituju ovi izotopi je opasna po živi svijet, ali ima naučnu i praktičnu upotrebu. Recimo, pomoću radijacije naučnici mogu procijeniti starost stijena, fosila i mumija. Također, naučnici su pronašli načine kako da neke izotope okrenu u službu medicine – neki izotopi se koriste u terapiji raka, a neki, opet, za obilježavanje molekula, pa je poslije moguće pratiti kretanje tih tvari u organizmu.
