Stabiliteit van isotopen
Atomen hebben een bepaalde verhouding neutronen nodig aan protonen om een stabiele kern te hebben. Het hebben van te veel of te weinig neutronen ten opzichte van protonen resulteert in een onstabiele of radioactieve kern die vroeg of laat zal afbreken tot een stabielere vorm. Dit proces wordt radioactief verval genoemd. Veel isotopen hebben radioactieve kernen en deze isotopen worden radio-isotopen genoemd. Als ze vervallen, komen er deeltjes vrij die schadelijk kunnen zijn. Dit is de reden waarom radioactieve isotopen gevaarlijk zijn en waarom het werken met hen speciale beschermingspakken vereist. De isotoop van koolstof die bekend staat als koolstof-14 is een voorbeeld van een radio-isotoop. Daarentegen zijn de koolstofisotopen koolstof-12 en koolstof-13 stabiel.
Deze hele discussie over isotopen brengt ons terug naar de atoomtheorie van Dalton. Volgens Dalton zijn atomen van een bepaald element identiek. Maar als atomen van een bepaald element verschillende aantallen neutronen kunnen hebben, dan kunnen ze ook verschillende massas hebben! Hoe heeft Dalton dit gemist? Het blijkt dat elementen die in de natuur voorkomen bestaan als constante uniforme mengsels van hun natuurlijk voorkomende isotopen. met andere woorden, een stuk lithium bevat altijd beide soorten van nature voorkomend lithium (het type met 3 neutronen en het type met 4 neutronen). Bovendien bevat het de twee altijd in dezelfde relatieve hoeveelheden (of relatieve hoeveelheden). een stuk lithium, \ (93 \% \) zal altijd lithium zijn met 4 neutronen, terwijl de resterende \ (7 \% \) altijd lithium zal zijn met 3 neutronen.
Dalton experimenteerde altijd met grote brokken van een element – brokken die alle natuurlijk voorkomende isotopen daarvan bevatten element. Als gevolg hiervan observeerde hij, toen hij zijn metingen uitvoerde, de gemiddelde eigenschappen van alle verschillende isotopen in het monster. Voor de meeste van onze doeleinden in de scheikunde zullen we hetzelfde doen en omgaan met de gemiddelde massa van de atomen. Gelukkig zijn, afgezien van het feit dat ze verschillende massas hebben, de meeste andere eigenschappen van verschillende isotopen vergelijkbaar.
Er zijn twee belangrijke manieren waarop wetenschappers vaak het massagetal van een atoom laten zien waarin ze geïnteresseerd zijn. Het is belangrijk op te merken dat het massagetal niet op het periodiek systeem staat. Deze twee manieren omvatten het schrijven van een nucleair symbool of door de naam van het element te geven met het massagetal geschreven.
Om een nucleair symbool te schrijven, wordt het massagetal linksboven (superscript) van de chemische stof geplaatst symbool en het atoomnummer wordt linksonder (subscript) van het symbool geplaatst. Het volledige nucleaire symbool voor helium-4 wordt hieronder getekend:
De volgende nucleaire symbolen zijn voor een nikkelkern met 31 neutronen en een uraniumkern met 146 neutronen.
\
\
In de hierboven weergegeven nikkelkern geeft het atoomnummer 28 aan dat de kern 28 protonen bevat, en daarom moet het 31 neutronen bevatten om een massagetal van 59 te hebben. De uraniumkern heeft 92 protonen, zoals alle uraniumkernen doen; en deze specifieke uraniumkern heeft 146 neutronen.
Een andere manier om isotopen voor te stellen is door een koppelteken en het massagetal toe te voegen aan de chemische naam of het symbool. De twee kernen zouden dus nikkel-59 of Ni-59 en uranium-238 of U-238 zijn, waarbij 59 en 238 respectievelijk de massagetallen van de twee atomen zijn. Merk op dat de massagetallen (niet het aantal neutronen) naast de naam staan.
