Isotoop
Keemilise elemendi aatomid võivad eksisteerida eri tüüpi. Neid nimetatakse isotoopideks. Neil on sama arv prootoneid (ja elektrone), kuid erinev arv neutroneid. Ühe ja sama elemendi eri isotoopidel on erinevad massid. Mass on sõna, mis näitab, kui palju ainet (või ainet) millelgi on. Erineva massiga asjadel on erinev kaal. Kuna erinevatel isotoopidel on erinev arv neutroneid, ei ole neil kõigil ühesugune kaal või ühesugune mass.
Sama elemendi eri isotoopidel on sama aatomiarv. Neil on sama arv prootoneid. Aatomiarvu määrab prootonite arv. Isotoopidel on aga erinev massinumber, sest neil on erinev arv neutroneid.
Sõna "isotoop", mis tähendab samas kohas, tuleneb asjaolust, et isotoobid asuvad perioodilisustabelis samas kohas.
Neutraalses aatomis on elektronide arv võrdne prootonite arvuga. Sama elemendi isotoopidel on samuti sama elektronide arv ja elektrooniline struktuur. Kuna aatomi käitumist otsustab tema elektrooniline struktuur, on isotoobid keemiliselt peaaegu ühesugused, kuid füüsikaliselt erinevad oma algsetest aatomitest.
Raskemad isotoobid reageerivad keemiliselt aeglasemalt kui sama elemendi kergemad isotoobid. See "massiefekt" on protiumi (1H) ja deuteeriumi (2H) puhul suurem, sest deuteeriumi mass on kaks korda suurem kui protiumi oma. Raskemate elementide puhul on isotoopide suhteline aatommassi suhe palju väiksem ja massiefekt on tavaliselt väike.
Vesiniku isotoobid
Stabiilsus
Aatomituumad on prootonid ja neutronid, mida hoiab koos tuumaenergia.Kuna prootonid on positiivselt laetud, tõrjuvad nad üksteist. Neutronid, mis on neutraalsed, stabiliseerivad tuuma. Kuna nad on tuumas, siis lükatakse prootonid veidi üksteisest eemale. See vähendab prootonite vahelist elektrostaatilist tõrjumist. Nad avaldavad endiselt üksteisele ja prootonitele atraktiivset tuumajõudu. Kahe või enama prootoni sidumiseks tuumas on vaja ühte või mitut neutronit. Kui prootonite arv suureneb, suureneb ka neutronite arv, mida on vaja stabiilse tuuma saamiseks.
Looduses on mõnedel elementidel ainult üks isotoop. Näiteks fluor-19 (19F) on fluori ainus stabiilne isotoop mitmest. Teistel elementidel on palju isotoope. Näiteks ksenonil on 9 isotoopi. Stabiilse isotoobiga 81 elemendi hulgas on kõige rohkem stabiilseid isotoope kümme (elemendi tina puhul).
Mõned isotoobid on radioaktiivsed. Neid nimetatakse radioaktiivseteks isotoopideks. Teised ei ole radioaktiivsed. Neid nimetatakse stabiilseteks isotoopideks.
Vesinikul on kolm tavalist isotoopi. Kõige levinum vesiniku isotoop on protium (1H). Vesiniku aatomi, millel on lisaneutron (aatommass 2), nimetatakse deuteeriumiks (2H). Ühe prootoni ja kahe neutroniga (aatommass 3) vesinikku nimetatakse triitiumiks (3H). Protium ja deuteerium on stabiilsed isotoobid, triitium aga radioaktiivne isotoop.
Perioodilise tabeli kõige raskemad elemendid on kõik radioaktiivsed. Kõik radooni, tooriumi ja uraani isotoobid on radioaktiivsed, sest nad on väga rasked. Selle põhjuseks on see, et aatomituuma sees olevatel tuumajõududel on raske hoida koos kõiki osakesi, mille sees on nii palju prootoneid ja neutroneid.
Seotud leheküljed
- Isotoopide elektrokeemia
Küsimused ja vastused
K: Mis on isotoobid?
V: Isotoobid on keemilise elemendi eri tüüpi aatomid, mis on väga sarnase käitumisega, kuid erineva kaaluga.
K: Mille poolest erinevad isotoobid üksteisest?
V: Ühe ja sama elemendi aatomitel on sama arv prootoneid, kuid erinevatel isotoopidel on erinev arv neutroneid. Seetõttu on neil ka erinev massiarv, mis on prootonite arv pluss neutronite arv.
K: Kas kõik isotoobid on stabiilsed?
V: Ei, mõned isotoobid ei ole stabiilsed, seega muutuvad nad radioaktiivse lagunemise teel teiseks isotoobiks või elemendiks. Neid nimetatakse radioaktiivseteks isotoopideks, samas kui teisi, mis ei ole radioaktiivsed, nimetatakse stabiilseteks isotoopideks.
K: Kuidas saab isotoopi identifitseerida?
V: Isotoopi nimetamisel antakse tavaliselt elemendi nimetus ja selle massinumber. Näiteks süsinik-12 või 12C on aatom, millel on 6 prootonit ja 6 neutronit, samas kui süsinik-14 või 14C omab selle asemel 8 neutronit.
K: Mida tähendab "isotoop"?
V: Sõna "isotoop" tähendab "samas kohas", viidates sellele, et kõik sama elemendi aatomid paiknevad perioodilisustabelis samas kohas.
K: Miks kaaluvad aatomid, millel on rohkem neutroneid, rohkem kui need, millel on vähem neutroneid?
V: Aatomid, millel on rohkem neutroneid, kaaluvad rohkem, sest nad sisaldavad täiendavaid osakesi (neutroneid), mis suurendavad nende üldmassi võrreldes vähemate neutronitega aatomitega.
