Alle elementen zijn isotopen. Hoewel alle atomen van een bepaald element hetzelfde atoomnummer (aantal protonen) hebben, varieert het atoomgewicht (aantal protonen en neutronen samen). De term "isotoop" verwijst naar deze variatie in atoomgewicht - twee atomen met hetzelfde aantal protonen en een ander aantal neutronen zijn twee isotopen van hetzelfde element.

Atoomnummer

Protonen zijn positief geladen deeltjes in de atoomkern. Een atoom, als geheel, draagt ​​een neutrale lading, dus elk positief geladen proton wordt gebalanceerd door een negatief geladen deeltje. Deze negatieve deeltjes - elektronen - draaien om de kern heen. De orbitale configuratie van de elektronen bepaalt hoe een atoom zal reageren en zich binden aan andere atomen, waardoor elk element zijn specifieke chemische en fysieke kenmerken krijgt. Elk element heeft een uniek atoomnummer dat is afgedrukt boven de chemische afkorting op het periodiek systeem.

Atomic Weight

Neutronen zijn subatomaire deeltjes die geen lading bevatten, dus het aantal neutronen in de atoomkern doet geen invloed op het aantal elektronen of hun orbitale configuratie. Twee atomen met hetzelfde aantal protonen en een ander aantal neutronen hebben dezelfde fysische en chemische eigenschappen, maar verschillende atoomgewichten. Deze twee atomen zijn verschillende isotopen van hetzelfde element. Bijvoorbeeld, de meest voorkomende isotoop van waterstof is H-1, wat betekent dat het atoom één proton en geen neutronen heeft, maar H-2- en H-3-isotopen bestaan ​​ook, met respectievelijk één en twee neutronen. Het periodiek systeem geeft het gemiddelde atoomgewicht van een element onder het chemische symbool van het element.

Radioactieve isotopen

Zwaardere isotopen van een atoom zijn vaak onstabiel en zullen na verloop van tijd in lichtere isotopen uiteenvallen. Dit atoomverval geeft energie vrij in de vorm van alfa-, bèta- en gammastraling. Waterstof-3 is bijvoorbeeld radioactief en wordt afgebroken tot waterstof-2. Alle elementen hebben radioactieve isotopen die in verschillende snelheden vervallen. De snelheid van verval wordt gemeten in halfwaardetijden - de hoeveelheid tijd die het kost voordat de helft van de radioactieve isotopen in een monster van een bepaald element vergaan in lichtere isotopen. De halfwaardetijd voor waterstof-3 is 12,32 jaar.

Gebruik voor radioactieve isotopen

Onderzoekers en medische professionals maken uitgebreid gebruik van radioactieve isotopen. Door de hoeveelheid van de van nature voorkomende radioactieve isotoop koolstof-14 te meten, kunnen archeologen en paleontologen de geschatte ouderdom van een fossiel of artefact bepalen. Artsen gebruiken de isotopen jodium-131 ​​en barium-137 als radioactieve tracers om hartproblemen, hersentumoren en andere abnormaliteiten te detecteren, en kobalt-60 dient als stralingsbron om de ontwikkeling van kankertumoren te stoppen.