Изотопы — это разновидности атомов одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковый порядковый номер (количество протонов в ядре), но различаются по своей атомной массе (количеству нейтронов в ядре). С точки зрения химии изотопы ведут себя практически идентично, так как за химические свойства отвечают электроны, количество которых у изотопов одного элемента совпадает. Однако их физические свойства — масса, плотность, стабильность (радиоактивность) — могут существенно различаться. Основные характеристики
- Одинаковое число протонов: определяет принадлежность к конкретному элементу.
- Разное число нейтронов: определяет массу ядра.
- Обозначение: изотопы обозначаются символом элемента с указанием массового числа (сумма протонов и нейтронов) сверху слева, например, и .
Примеры изотопов 1. Изотопы водорода Водород — единственный элемент, чьи изотопы имеют собственные названия, так как разница в их массе наиболее существенна относительно веса самого атома:
- Протий ( ): самый распространенный изотоп, ядро состоит из 1 протона, нейтронов нет.
- Дейтерий ( или ): содержит 1 протон и 1 нейтрон. Входит в состав «тяжелой воды».
- Тритий ( или ): содержит 1 протон и 2 нейтрона. Радиоактивен, встречается в природе в следовых количествах.
2. Изотопы углерода Углерод имеет несколько природных изотопов, которые широко используются в науке:
- Углерод-12 ( ): стабильный изотоп (6 протонов, 6 нейтронов), составляет около 98.9% всего углерода на Земле.
- Углерод-13 ( ): стабильный изотоп (6 протонов, 7 нейтронов), используется в спектроскопии ЯМР.
- Углерод-14 ( ): радиоактивный изотоп (6 протонов, 8 нейтронов). Образуется в атмосфере под воздействием космических лучей и используется в радиоуглеродном анализе для определения возраста археологических находок.
3. Изотопы урана Различие в свойствах изотопов урана является ключевым для ядерной энергетики:
- Уран-238 ( ): самый распространенный изотоп (более 99%). Он стабилен и не поддерживает цепную ядерную реакцию в обычных условиях.
- Уран-235 ( ): содержится в природном уране в количестве около 0.7%. Именно этот изотоп способен к делению и используется в качестве топлива в ядерных реакторах.
Я могу составить таблицу с физическими свойствами этих изотопов или подробнее разобрать процесс радиоактивного распада на примере одного из них.