Stabilność izotopów
Atomy potrzebują pewnego stosunku neutronów do protonów, aby mieć stabilne jądro. Zbyt wiele lub zbyt mało neutronów w stosunku do protonów skutkuje niestabilnym lub radioaktywnym jądrem, które prędzej czy później rozpadnie się do bardziej stabilnej formy. Ten proces nazywa się rozpadem radioaktywnym. Wiele izotopów ma radioaktywne jądra i te izotopy są określane jako radioizotopy. Kiedy się rozkładają, uwalniają cząsteczki, które mogą być szkodliwe. Dlatego izotopy promieniotwórcze są niebezpieczne i dlatego praca z nimi wymaga specjalnych kombinezonów ochronnych. Izotop węgla znany jako węgiel-14 jest przykładem radioizotopu. Natomiast izotopy węgla zwane węgiel-12 i węgiel-13 są stabilne.
Cała ta dyskusja o izotopach prowadzi nas z powrotem do teorii atomowej Daltona. Według Daltona atomy danego pierwiastka są identyczne Ale jeśli atomy danego pierwiastka mogą mieć różną liczbę neutronów, to mogą mieć też różne masy! Jak daltonowi tego brakowało? Okazuje się, że pierwiastki występujące w przyrodzie istnieją jako stałe, jednorodne mieszaniny ich naturalnie występujących izotopów. innymi słowy, kawałek litu zawsze zawiera oba typy naturalnie występującego litu (typ z 3 neutronami i typ z 4 neutronami). kawałek litu, \ (93 \% \) zawsze będzie litem z 4 neutronami, podczas gdy pozostały \ (7 \% \) zawsze będzie litem z 3 neutronami.
Dalton zawsze eksperymentował z dużymi kawałki pierwiastka – kawałki zawierające wszystkie naturalnie występujące jego izotopy element. W rezultacie, kiedy przeprowadzał pomiary, faktycznie obserwował uśrednione właściwości wszystkich różnych izotopów w próbce. W przypadku większości naszych celów w chemii będziemy robić to samo i zajmować się średnią masą atomów. Na szczęście, poza tym, że mają różne masy, większość innych właściwości różnych izotopów jest podobna.
Naukowcy często pokazują liczbę masową atomu, którym są zainteresowani, na dwa główne sposoby. że liczba masowa nie jest podana w układzie okresowym. Te dwa sposoby obejmują zapisanie symbolu jądrowego lub podanie nazwy pierwiastka z zapisaną liczbą masową.
Aby zapisać symbol jądrowy, liczbę masową umieszcza się w lewym górnym rogu (indeks górny) substancji chemicznej symbol, a liczba atomowa jest umieszczona w lewym dolnym rogu (indeks dolny) symbolu. Pełny symbol jądrowy helu-4 jest narysowany poniżej:
Poniższe symbole jądrowe dotyczą jądra niklu z 31 neutronami i jądro uranu ze 146 neutronami.
\
\
W jądrze niklu przedstawionym powyżej liczba atomowa 28 wskazuje, że jądro zawiera 28 protonów, dlatego musi zawierać 31 neutronów, aby mieć liczbę masową 59. Jądro uranu ma 92 protony, tak jak wszystkie jądra uranu; a to konkretne jądro uranu ma 146 neutronów.
Innym sposobem przedstawienia izotopów jest dodanie łącznika i liczby masowej do nazwy chemicznej lub symbolu. Zatem dwoma jądrami byłyby nikiel-59 lub Ni-59 i uran-238 lub U-238, gdzie 59 i 238 to odpowiednio liczby masowe dwóch atomów. Zwróć uwagę, że liczby masowe (a nie liczba neutronów) są podane z boku nazwy.
