Door Eric Moll Bijgewerkt op 24 maart 2022

alice-photo/iStock/GettyImages

Elementen worden onderscheiden op basis van het aantal protonen in hun kern. Waterstof heeft bijvoorbeeld één proton in de kern, terwijl goud er 79 heeft. Protonen hebben een positieve lading en wegen één atomaire massa-eenheid. Kernen bevatten meestal ook neutronen, die ongeveer hetzelfde wegen als protonen, maar geen lading hebben.

TL;DR (te lang; niet gelezen)

Twee atomen die hetzelfde aantal protonen bevatten maar een verschillend aantal neutronen zijn isotopen van hetzelfde element. Hun massa is verschillend, maar ze reageren chemisch op dezelfde manier.

Atoommassanummer

Atoommassanummer

Isotopen krijgen meestal geen speciale namen, met uitzondering van deuterium en tritium, dit zijn waterstofisotopen. In plaats daarvan worden isotopen eenvoudigweg gelabeld op basis van hun atomaire massagetal. Dit getal verwijst naar de massa van de kern van het element. Omdat protonen en neutronen ongeveer hetzelfde gewicht hebben, is het atomaire massagetal eenvoudigweg de som van de protonen en neutronen in de kern. Alle koolstof heeft zes protonen, maar verschillende isotopen hebben een verschillend aantal neutronen. Koolstof-12 komt het meest voor, met zes neutronen, maar koolstof-13 en koolstof-14 – met respectievelijk zeven en acht neutronen – komen ook van nature voor.

Chemie

Chemie

Positieve en negatieve ladingen trekken elkaar aan. Wil een atoom of molecuul stabiel zijn, dan moet het een netto lading van nul hebben, wat betekent dat de positieve en negatieve ladingen elkaar opheffen. Het aantal positief geladen protonen in de kern bepaalt het aantal negatief geladen elektronen dat om de kern draait. Chemische reacties worden aangedreven door de interactie tussen de positieve en negatieve ladingen – de protonen en elektronen – van verschillende atomen. Omdat neutronen niet positief of negatief zijn, beïnvloeden ze geen chemische reacties. Met andere woorden:verschillende isotopen gedragen zich niet anders tijdens chemische reacties of bij het vormen van verbindingen. Ze onderscheiden zich alleen door hun gewicht.

Gemiddelde isotopische massa

Gemiddelde isotopische massa

Het periodiek systeem vermeldt de atoommassa's van elk element. Meestal is dit getal een decimaal getal in plaats van een geheel getal. Dit komt niet omdat een individueel waterstofatoom 1,0079 atomaire massa-eenheden weegt - neutronen en protonen wegen elk één atomaire massa-eenheid, dus elk gegeven atoom heeft een geheel getalwaarde voor massa. Het getal in het periodiek systeem is een gewogen gemiddelde van de natuurlijk voorkomende isotopen van een element. Bijna alle waterstof heeft slechts één proton en geen neutronen, maar een klein percentage waterstof heeft één of twee neutronen en wordt deuterium of tritium genoemd. Deze zwaardere isotopen zorgen ervoor dat het gemiddelde gewicht iets hoger uitvalt.

Stabiliteit en voorkomen van isotopen

Stabiliteit en voorkomen van isotopen

Bepaalde combinaties van protonen en neutronen zijn min of meer stabiel dan andere. Over het algemeen wordt de frequentie van een isotoop in de natuur bepaald door zijn stabiliteit. De meest stabiele isotopen zijn ook de meest voorkomende. Bepaalde isotopen zijn zo onstabiel dat ze radioactief zijn, wat betekent dat ze na verloop van tijd vervallen tot een ander element of isotoop en straling vrijgeven als bijproduct. Koolstof-14 en tritium zijn bijvoorbeeld beide radioactief. Bepaalde extreem radioactieve isotopen bestaan niet in de natuur omdat ze te snel vervallen, maar andere, zoals koolstof-14, vervallen langzaam en komen in de natuur voor.