Elk element heeft een uniek aantal protonen, aangeduid door zijn atoomnummer en zijn positie in het periodiek systeem. Naast protonen bevatten de kernen van alle elementen, met uitzondering van waterstof, ook neutronen, die elektrisch neutrale deeltjes zijn met dezelfde massa als protonen. Het aantal protonen in de kern van een bepaald element verandert nooit, anders wordt het een ander element. Het aantal neutronen kan echter veranderen. Elke variatie in het aantal neutronen in de kern van een bepaald element is een ander isotoop van dat element.

Hoe Isotopen aangeven

Het woord "isotoop" komt van de Griekse woorden isos
(gelijk) en topos
(plaats), wat betekent dat isotopen van een element op dezelfde plaats in het periodiek systeem staan, ook al hebben ze verschillende atoommassa's. In tegenstelling tot het atoomnummer, dat gelijk is aan het aantal protonen in de kern, is de atoommassa de massa van alle protonen en de neutronen.

Een manier om een ​​isotoop aan te duiden is het symbool van het element te schrijven gevolgd door een getal dat het totale aantal nucleonen in de kern aangeeft. Eén isotoop van koolstof heeft bijvoorbeeld 6 protonen en 6 neutronen in de kern, dus u kunt het aangeven als C-12. Een andere isotoop, C-14, heeft twee extra neutronen.

Een andere manier om isotopen aan te geven is met subscripts en superscripts vóór het symbool van het element. Met deze methode zou u koolstof-12 aanduiden als ^{12 _{6C en koolstof-14 als 14 6C. Het subscript is het atoomnummer en het superscript is de atoommassa.}}

Gemiddelde atomaire massa

Elk element dat in de natuur voorkomt heeft meerdere isotoopvormen en wetenschappers zijn erin geslaagd om nog veel meer te synthetiseren in de laboratorium. Im alles, er zijn 275 isotopen van de stabiele elementen en ongeveer 800 radioactieve isotopen. Omdat elke isotoop een andere atoommassa heeft, is de atoommassa die voor elk element in het periodiek systeem wordt vermeld, een gemiddelde van de massa's van alle isotopen gewogen met het totale percentage van elk isotoop dat in de natuur voorkomt.

voor Bijvoorbeeld, in zijn meest basale vorm bestaat de waterstofkern uit een enkel proton, maar er zijn twee van nature voorkomende isotopen, deuterium ( ^{2 _{1H), die één proton en tritium ( 3 < sub> 1H), die er twee heeft. Omdat de vorm zonder protonen veruit de meest voorkomende is, verschilt de gemiddelde atomaire massa van waterstof niet veel van 1. Het is 1.008.}}

Isotopen en radioactiviteit

Atomen zijn het meest stabiel wanneer het aantal protonen en neutronen in de kern is gelijk. Het toevoegen van een extra neutron verstoort deze stabiliteit vaak niet, maar wanneer je er twee of meer toevoegt, is de bindingsenergie die nucleonen bij elkaar houdt mogelijk niet sterk genoeg om ze vast te houden. De atomen werpen de extra neutronen en daarmee een bepaalde hoeveelheid energie af. Dit proces is radioactiviteit.

Alle elementen met een atoomnummer hoger dan 83 zijn radioactief vanwege het grote aantal nucleonen in hun kernen. Wanneer een atoom een ​​neutron verliest om terug te keren naar een meer stabiele configuratie, veranderen de chemische eigenschappen niet. Sommige van de zwaardere elementen kunnen echter een proton afschieten om een ​​stabielere configuratie te verkrijgen. Dit proces is transmutatie omdat het atoom verandert in een ander element wanneer het een proton verliest. Wanneer dit gebeurt, is het atoom dat de verandering ondergaat de ouderisotoop, en de atoom na het radioactieve verval is de dochterisotoop. Een voorbeeld van transmutatie is het verval van uranium-238 in thorium-234.