Co je to izotop?

Izotopy jsou atomy stejného prvku, které mají stejný počet protonů, ale různé počty neutronů. Jejich atomová čísla jsou stejná, ale jejich hmotnostní čísla jsou odlišná. Hmotnostní čísla jsou vždy označena A, zatímco Z označuje atomová čísla prvků. Atomové číslo symbolizuje počet protonů v atomovém jádru a slouží k identifikaci polohy prvku v periodické tabulce. Hmotnostní číslo atomu je počet neutronů v jeho jádru. Izotopy elementů mají různé fyzikální vlastnosti kvůli variaci v jejich atomových hmotách. Díky tomuto rozdílu mají tyto izotopy různé hustoty, stejně jako teploty tání a teploty varu. Nicméně izotopy prvku mají vždy velmi podobné chemické vlastnosti. Podobnost nastává proto, že v chemických reakcích se používají pouze elektrony, nikoli neutrony nebo protony.

Historie izotopů

Radiochemik Fredrick Soddy poprvé navrhl existenci izotopů v roce 1913 po provedení studií, které zahrnovaly rozpad radioaktivních řetězců. Během jeho experimentů, Soddy si uvědomil čtyřicet různých druhů existovalo mezi olovem a uranem, nicméně periodická tabulka mohla ubytovat jen 11 atomů. Poté, co chemické testy provedené za účelem oddělení některých z těchto prvků selhaly, navrhl, aby více než jeden typ atomu mohl sdílet stejnou pozici v periodické tabulce a pojmenoval je izotopy.

Příklady izotopů

Chlor obsahuje dva hlavní izotopy: chlor-35 a chlor-37. Abychom dospěli k tomuto závěru, vědci zjistili, že v chlorové látce existují podíly každého z těchto izotopů celkově, a proto se k vyjádření rozdílu v množství používají poměry. Tyto poměry jsou užitečné při výpočtu relativních procent a relativních atomových hmotností. Jiné příklady izotopů zahrnují uhlík (uhlík-12 a uhlík-14 izotopy), kyslík (kyslík-16 a kyslík-18), a fosfor (fosfor-31 je primární izotop, ačkoli specifická množství fosforu-32 také existují). Izotopy těchto sloučenin jsou považovány za stabilní a většina z nich má pouze dva izotopy. Existuje však několik prvků, které mají pouze jeden izotop, a to fluor, beryllium, arsen, ytrium, zlato, hliník, jod, mangan, sodík a niob.

Čištění izotopů

Tam jsou tři hlavní oblasti kde izotopy jsou aplikovány. První je separace izotopů. Separace usnadňuje maximalizaci vlastností atomů podle potřeby. Při separaci lehčích prvků, jako je deuterium a kyslík, se používá metoda difúze plynu. Separace těžkých prvků, jako je uran a plutonium, probíhá hmotnostní spektrometrií.

Aplikace izotopů

První aplikace izotopů je jeho použití archeology v datování uhlíku. Izotopy jsou dva druhy: stabilní a radioaktivní izotopy. Stabilní izotopy obsahují stejnou kombinaci protonů a neutronů a jako takové nepodléhají rozpadu. Na druhé straně, radioaktivní izotopy mají nestabilní jádra a podléhají tak rozpadu. Radioaktivní rozpad může trvat až 5 730 let, jako je uhlíkový prvek. Archeologové používají tuto složku izotopů ke stanovení věku objektu nalezeného v archeologických vykopávkách.