Mis on isotoop?

Mis on isotoop?

Isotoobid on sama elemendi aatomid, millel on võrdne arv prootoneid, kuid erinevad neutronite arvud. Nende aatomnumbrid on samad, kuid nende massarvud on erinevad. Massi numbreid tähistatakse alati A-ga, samas kui Z viitab elementide aatomnumbritele. Aatomi number tähistab prootonite arvu aatomi tuumas ja seda kasutatakse elemendi asukoha määramiseks perioodilisele tabelile. Aatomi massarv on selle tuuma neutronite arv. Elementide isotoopidel on nende aatommasside varieerumise tõttu erinevad füüsikalised omadused. Selle erinevuse tõttu on sellistel isotoopidel erinevad tihedused, samuti sulamis- ja keemispunktid. Kuid elemendi isotoopidel on alati väga sarnased keemilised omadused. Sarnasus tekib seetõttu, et keemilistes reaktsioonides kasutatakse ainult elektrone, mitte neutroneid või prootoneid.

Isotoopide ajalugu

Radiokeemik Fredrick Soddy soovitas esmalt 1913. aastal isotoopide olemasolu pärast uuringuid, mis hõlmasid radioaktiivsete ahelate lagunemist. Katsete ajal mõistis Soddy nelikümmend erinevat liini ja uraani vahel eksisteerivat liiki, kuid perioodilises tabelis oli ainult 11 aatomit. Pärast seda, kui mõned neist elementidest eraldati keemiliste testide ebaõnnestumises, soovitas ta, et rohkem kui üks aatomitüüp võiks omada perioodilises tabelis sama positsiooni ja nimetas neid isotoopideks.

Isotoopide näited

Kloor sisaldab kahte peamist isotoopi: kloori-35 ja kloori-37. Selle järelduse leidmiseks on teadlased avastanud, et kloorainetes on nende isotoopide proportsioonid üldiselt olemas ning seetõttu kasutatakse koguste erinevuse väljendamiseks suhteid. Need suhted on kasulikud suhteliste protsentide ja suhtelise aatomimassi arvutamisel. Isotoopide teised näited hõlmavad süsinikku (süsinik-12 ja süsinik-14 isotoope), hapnikku (hapnik-16 ja hapnik-18) ja fosforit (fosfor-31 on primaarne isotoop, kuigi olemas on ka spetsiifilised fosfor-32 kogused). Nende ühendite isotoope peetakse stabiilseks ja enamikul neist on ainult kaks isotoopi. Siiski on mõned elemendid, millel on vaid üks isotoop, ja need hõlmavad fluori, berülliumi, arseeni, ütriumi, kulda, alumiiniumi, joodi, mangaani, naatriumi ja nioobiumi.

Isotoopide puhastamine

Isotoopide rakendamisel on kolm peamist valdkonda. Esimene on isotoopide eraldamine. Eraldamine hõlbustab aatomite omaduste maksimeerimist vastavalt vajadusele. Kergemate elementide, näiteks deuteeriumi ja hapniku eraldamisel kasutatakse gaaside difusiooni meetodit. Raskete elementide, näiteks uraani ja plutooniumi eraldamine toimub massispektromeetria abil.

Isotoopide kasutamine

Isotoopide esimene rakendamine on arheoloogide poolt süsinikdioksiidi kasutamisel. Isotoopid on kahte liiki: stabiilsed ja radioaktiivsed isotoopid. Stabiilsed isotoopid sisaldavad võrdselt prootonite ja neutronite kombinatsiooni ning seetõttu ei kao nad lagunemist. Teisest küljest on radioaktiivsetel isotoopidel ebastabiilsed tuumad ja seega lagunevad. Radioaktiivne lagunemine võib võtta nii kaua kui 5730 aastat, näiteks süsiniku element. Arheoloogid kasutavad seda isotoopide komponenti arheoloogilistes kaevandustes leiduva objekti vanuse määramiseks.