Izotop

Cei trei izotopi ai hidrogenului prezenți în natură. Faptul că fiecare izotop are un proton le face să fie toate variante de hidrogen: identitatea izotopului este dată de numărul de protoni și neutroni . De la stânga la dreapta, izotopii sunt protiu (1H) cu neutroni zero, deuteriu ( 2H ) cu un neutron și tritiu (3H) cu doi neutroni.

Un izotop , din grecescul ἴσος ( ìsos , „același”) și τόπος ( topos , „loc”), este un atom cu același element chimic , având deci același număr atomic ( Z) și un număr de masă diferit ( A) ^[1] și, prin urmare, masă atomică diferită ( M) ^[2] ^[3] . Diferența în numerele de masă se datorează unui număr diferit de neutroni prezenți în nucleul atomului, cu același număr atomic.

Descriere

Izotopii sunt notați după cum urmează: numele propriu al elementului de bază urmat de numărul masei. În funcție de context, este obișnuit să le scrieți cu numărul de masă în supercript în fața codului elementului (de exemplu, ⁴ H) sau cu codul elementului urmat de o liniuță și numărul de masă (de exemplu, H-4). În ambele exemple, modul corect de a le cita este „Hidrogen patru”.

Dacă doi nuclei conțin același număr de protoni, dar un număr diferit de neutroni, cei doi nuclei vor avea același comportament chimic (cu diferențe minime în timpii de reacție și energie de legare, denumiți în mod colectiv efecte izotopice ), dar vor avea fizicieni diferiți, unul fiind mai greu decât celălalt.

Aceiași izotopi care diferă doar în starea excitată se numesc izomeri .

Cu termenul isòbar se numesc atomii diferitelor elemente cu același număr de masă (de exemplu, ¹⁴ C și ¹⁴ N).

Termenul de izotoni se numește atomi ai diferitelor elemente cu același număr de neutroni (de exemplu ⁵⁶ Fe și ⁵⁸ Ni au 30 de neutroni).

Izotopi în natură

Elementele care pot fi observate și manipulate la scară umană nu sunt aglomerări de atomi care sunt la fel, dar în interior conțin izotopi diferiți ai aceluiași element de bază. Clorul , de exemplu, este un amestec de doi izotopi: Cl-35 și Cl-37. Ambii atomi de clor au același număr de protoni, ceea ce, prin definiție, este echivalent cu numărul atomic Z al elementului sau 17, dar numărul de masă diferit A, din care derivăm că primul are 18 neutroni, în timp ce al doilea 20.

Încă la scări foarte mari în comparație cu lumea microscopică, dacă observăm un eșantion suficient de mare de hidrogen, vedem că acesta este compus din trei variante ale elementului de bază: unchi-mare , deuteriu și tritiu . Nu posedă niciunul, unul și respectiv doi neutroni și sunt singurii izotopi cărora li s-a dat un nume propriu.

Stabilitatea izotopului

Izotopii sunt împărțiți în izotopi stabili (aproximativ 252) și izotopi instabili sau radioactivi (aproximativ 3000 cunoscuți și alți 4000 presupuși prin calcule teoretice până la elementul 118). ^[4] Conceptul de stabilitate nu este clar, de fapt există izotopi „aproape stabili”. Stabilitatea lor se datorează faptului că, în ciuda faptului că sunt radioactive, au un timp de înjumătățire extrem de lung chiar și în comparație cu vârsta Pământului de 4500 Ma. Conform teoriilor cosmologice recente, nici un izotop nu trebuie considerat stabil în mod corespunzător.

Există 21 de elemente (de exemplu, beriliu -9, fluor -19, sodiu -23, scandiu -45, rodiu -103, iod -127, aur -197 sau toriu -232, cvasi-stabil) care au un singur izotop în natură stabil chiar dacă în majoritatea cazurilor elementele chimice constau în mai mult de un izotop cu un amestec natural de izotopi, care în multe cazuri este variabil ca o consecință a fenomenelor hidro-geologice (de exemplu, hidrogen și oxigen), a dezintegrărilor radioactive (de exemplu, plumb) și manipulări efectuate (de exemplu, izotopi hidrogen / deuteriu / tritiu și uraniu). Prin urmare, IUPAC actualizează continuu valorile maselor atomice medii recomandate pentru diferitele elemente chimice, luând în considerare această variabilitate. Este în mare măsură condiționat de situl geologic de origine (acvifer, terestru, atmosferic), precum și de originea extraterestră sau foarte rar extrasolară ( meteoriți ).

Deoarece masa atomică medie a elementelor poliizotopice este uneori variabilă, valorii sale trebuie să aibă cifre semnificative în număr adecvat (de exemplu 58.933 195 (5) u pentru ⁵⁹ Co care este monoizotopic, 58.6934 (2) u pentru Ni, 207.2 (1) u pentru Pb care este produsul descompunerii lanțurilor radioactive naturale de ²³⁵ U, ²³⁸ U și ²³² Th).

Izotopi stabili

Același subiect în detaliu: izotop stabil .

Printre cei mai studiați izotopi stabili se numără: hidrogen , bor , carbon , azot , oxigen și sulf , numiți și izotopi ușori. De obicei, izotopii aceluiași element sunt prezenți în natură în concentrații diferite: unul în concentrație mare și celălalt, în mod normal, în urme. De exemplu, în natură, carbonul apare ca un amestec de trei izotopi cu un număr de masă de 12, 13 și 14: ¹² C, ¹³ C și ¹⁴ C (acesta din urmă este radioactiv și este de origine cosmogenă). Abundențele lor față de cantitatea globală de carbon sunt, respectiv: 98,89%, 1,11%, urme (1 atom de ¹⁴ C la fiecare ~ 10 ¹² atomi de ¹² C) ^[5] .

Raportul izotopului dintre doi izotopi este calculat prin plasarea izotopului greu în numărător (de ex. R = D / H sau ¹⁸ O / ¹⁶ O). Datorită dificultăților în gestionarea rapoartelor R cu un număr atât de mare de zecimale (de exemplu D / H = 0,000160025) s-a decis din principiu să se evite valorile absolute și să se utilizeze valoarea relativă a raportului materialului care urmează să fie analizate în raport cu un „ material de referință ”. Această nouă valoare este denumită δ și este calculată conform următoarei formule:

\delta ={\frac {R_{\mathrm {campione} }-R_{\mathrm {standard} }}{R_{\mathrm {standard} }}}\times 1000

{\ displaystyle \ delta = {\ frac {R _ {\ mathrm {sample}} -R _ {\ mathrm {standard}}} {R _ {\ mathrm {standard}}}} \ times 1000}

\ delta = \ frac {R _ {\ mathrm {sample}} - R _ {\ mathrm {standard}}} {R _ {\ mathrm {standard}}} \ times 1000

Alegerea exprimării valorii înmulțite cu 1000 înseamnă că zecimalele sunt eliminate și astfel valoarea finală este simplificată.

Standardele de referință sunt:

Element	Standard	Abundența relativă a izotopilor
Oxigen	V-SMOW (Apa oceanică medie standard Viena)	${\frac {^{18}O}{^{16}O}}=0,0020052$ ${\ displaystyle {\ frac {^ {18} O} {^ {16} O}} = 0,0020052}$ $\ frac {^ {18} O} {^ {16} O} = 0,0020052$
Hidrogen	V-SMOW (Apa oceanică medie standard Viena)	${\frac {^{2}H}{^{1}H}}=0,00015576$ ${\ displaystyle {\ frac {^ {2} H} {^ {1} H}} = 0,00015576}$ $\ frac {^ {2} H} {^ {1} H} = 0,00015576$
Carbon	PDB-1 (Pee-Dee Belemnitella)	${\frac {^{13}C}{^{12}C}}=0,011237$ ${\ displaystyle {\ frac {^ {13} C} {^ {12} C}} = 0,011237}$ $\ frac {^ {13} C} {^ {12} C} = 0,011237$
Azot	N ₂ atmosferic	${\frac {^{15}N}{^{14}N}}=0,003677$ ${\ displaystyle {\ frac {^ {15} N} {^ {14} N}} = 0,003677}$ $\ frac {^ {15} N} {^ {14} N} = 0,003677$
Sulf	CDT Canyon Diablo Troilite	${\frac {^{34}S}{^{32}S}}=0,045$ ${\ displaystyle {\ frac {^ {34} S} {^ {32} S}} = 0,045}$ $\ frac {^ {34} S} {^ {32} S} = 0,045$

Notă

^ Micul Treccani , 1995.
^ Rolla , p. 35.
^(RO) IUPAC Gold Book, „izotopi”
^ Thoennessen, Michael, Descoperirea izotopilor: o compilație completă , p. 296, ISBN 9783319317632 ,OCLC 951217401 . Adus la 8 septembrie 2019 .
^ Wang și colab., 1998

Bibliografie

Wang Y., Huntington TG, Osher LJ, Wassenaar LI, Trumbore SE, Amundson RG, Harden JW, Mc Knight DM, Schiff SL, Aiken GR, Lyons WB, Aravena RO, Baron JS (1998), Carbon Cycling in Terrestrial Environments .
C. Kendall și JJMcDonnell (Ed.), Trasatori de izotopi în bazinele hidrologice . Elsevier, 519-576
Luigi Rolla, chimie și mineralogice. Pentru licee, Ed 29., Dante Alighieri, 1987.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționar lema „ izotop ”
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe izotop

linkuri externe

( EN ) Isotope , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	Tezaur BNCF 5778 · LCCN (EN) sh00006433 · GND (DE) 4027801-3 · BNF (FR) cb119764167 (dată) · NDL (EN, JA) 00.56157 milioane

Portalul chimiei

Portalul de fizică

[1] Micul Treccani , 1995.

[2] Rolla , p. 35.

[3] (RO) IUPAC Gold Book, „izotopi”

[thoennessen-4] Thoennessen, Michael, Descoperirea izotopilor: o compilație completă , p. 296, ISBN 9783319317632 ,OCLC 951217401 . Adus la 8 septembrie 2019 .

[5] Wang și colab., 1998

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

V · D · M Izotopi
Izotopi	Greatuncle · deuteriu · tritiu · beriliu-8 · beriliu-9 · carbon-8 · carbon-9 · carbon-10 · Carbon-11 · Carbon-13 · carbon-14 · cesium-137 · cobalt-60 · helium-3 · heliu-4 · iod-123 · iod-131 · itriu-90 · nichel-60 · stronțiu-90 · uraniu-235
Liste de izotopi după element	Izotopi hafniu · izotopi de beriliu · izotop de bor · izotopi de carbon · izotopi de cesiu · izotopi heliu · izotopi de hidrogen · izotopi de litiu · izotopi de aur
Alte	Abundență izotopică · delta-O-18 · insulă de stabilitate · izotop stabil · listă de elemente pentru stabilitatea izotopilor · notație izotopă · radionuclid · tabel cu izotopi