Definitie en voorbeelden van isotopen in de chemie

Isotopen [ahy-suh-tohps] zijn atomen met hetzelfde aantal protonen maar met een verschillend aantal neutronen. Met andere woorden, isotopen hebben verschillende atoomgewichten. Isotopen zijn verschillende vormen van een enkel element.

Belangrijkste afhaalrestaurants: Isotopen

• Isotopen zijn monsters van een element met verschillende aantallen neutronen in hun atomen.
• Het aantal protonen voor verschillende isotopen van een element verandert niet.
• Niet alle isotopen zijn radioactief. Stabiele isotopen vervallen nooit of vervallen zeer langzaam. Radioactieve isotopen ondergaan verval.
• Wanneer een isotoop vervalt, is het uitgangsmateriaal de ouderisotoop. Het resulterende materiaal is de dochterisotoop.

Er zijn 275 isotopen van de 81 stabiele elementen. Er zijn meer dan 800 radioactieve isotopen, waarvan sommige natuurlijk en sommige synthetisch zijn. Elk element op het periodiek systeem heeft meerdere isotoopvormen. De chemische eigenschappen van isotopen van een enkel element zijn meestal bijna identiek. De uitzonderingen zijn de isotopen van waterstof, omdat het aantal neutronen zo'n significant effect heeft op de grootte van de waterstofkern. De fysieke eigenschappen van isotopen verschillen van elkaar, omdat deze eigenschappen vaak afhankelijk zijn van massa. Dit verschil kan worden gebruikt om isotopen van een element van elkaar te scheiden door fractionele destillatie en diffusie te gebruiken.

Met uitzondering van waterstof hebben de meest voorkomende isotopen van de natuurlijke elementen hetzelfde aantal protonen en neutronen. De meest voorkomende isotoop van waterstof is protium, dat één proton heeft en geen neutronen.

Isotoopnotatie

Er zijn een aantal veel voorkomende manieren om isotopen aan te duiden:

• Lijst van het massanummer van een element achter zijn naam of elementensymbool. Een isotoop met 6 protonen en 6 neutronen is bijvoorbeeld koolstof-12 of C-12. Een isotoop met 6 protonen en 7 neutronen is koolstof-13 of C-16. Merk op dat het massagetal van twee isotopen hetzelfde kan zijn, ook al zijn het verschillende elementen. U kunt bijvoorbeeld koolstof-14 en stikstof-14 hebben.
• Het massanummer kan linksboven in een elementensymbool worden gegeven. (Technisch gezien moeten het massanummer en het atoomnummer op elkaar worden gestapeld, maar ze staan ​​niet altijd op een computer.) De isotopen van waterstof kunnen bijvoorbeeld worden geschreven:
  ¹₁H, ²₁H, ³₁H

Isotoop voorbeelden

Koolstof 12 en koolstof 14 zijn beide isotopen van koolstof, een met 6 neutronen en een met 8 neutronen (beide met 6 protonen). Carbon-12 is een stabiele isotoop, terwijl Carbon-14 een radioactieve isotoop (radio-isotoop) is.

Uranium-235 en uranium-238 komen van nature voor in de aardkorst. Beide hebben een lange halfwaardetijd. Uranium-234 vormt een vervalproduct.

Gerelateerde woorden

Isotope (zelfstandig naamwoord), Isotopic (bijvoeglijk naamwoord), Isotopically (bijwoord), Isotopy (zelfstandig naamwoord)

Oorsprong en geschiedenis van isotopenwoorden

De term "isotoop" werd geïntroduceerd door de Britse chemicus Frederick Soddy in 1913, zoals aanbevolen door Margaret Todd. Het woord betekent "dezelfde plaats hebben" van de Griekse woorden isos "gelijk" (iso-) + topos "plaats." Isotopen nemen dezelfde plaats in op het periodiek systeem, hoewel isotopen van een element verschillende atoomgewichten hebben.

Ouder en dochter-isotopen

Wanneer radio-isotopen radioactief verval ondergaan, kan de initiële isotoop verschillen van de resulterende isotoop. De initiële isotoop wordt de ouderisotoop genoemd, terwijl de atomen die door de reactie worden geproduceerd dochter-isotopen worden genoemd. Er kan meer dan één type dochterisotoop ontstaan.

Als U-238 bijvoorbeeld vervalt in Th-234, is het uraniumatoom de ouderisotopen, terwijl het thoriumatoom de dochterisotoop is.

Een opmerking over stabiele radioactieve isotopen

De meeste stabiele isotopen ondergaan geen radioactief verval, maar een paar wel. Als een isotoop heel, heel langzaam, radioactief verval ondergaat, kan het stabiel worden genoemd. Een voorbeeld is bismuth-209. Bismuth-209 is een stabiele radioactieve isotoop die alfa-verval ondergaat, maar een halfwaardetijd van 1,9 x 10 heeft¹⁹ jaar (wat meer dan een miljard keer langer is dan de geschatte leeftijd van het universum). Tellurium-128 ondergaat beta-verval met een halfwaardetijd geschat op 7,7 x 10²⁴ jaar.