Hvad er en isotop?

Isotoper er atomer af samme element, der har et lige antal protoner, men forskellige antal neutroner. Deres atomnummer er de samme, men deres massetal er forskellige. Massetallet betegnes altid af A, mens Z henviser til atomernes antal elementer. Atomenummeret symboliserer antallet af protoner i et atoms kerne og bruges til at identificere elementets position på det periodiske bord. Massetallet af et atom er antallet af neutroner i kernen. Elementernes isotoper har forskellige fysiske egenskaber som følge af variationen i deres atommasser. På grund af denne forskel har sådanne isotoper forskellige tætheder såvel som smelte- og kogepunkter. Imidlertid har isotoper af et element altid meget lignende kemiske egenskaber. Ligheden forekommer, fordi kun elektronerne anvendes i kemiske reaktioner, ikke neutronerne eller protonerne.

Historie af isotoper

Radiochemist Fredrick Soddy foreslog først eksistensen af isotoper i 1913 efter at have udført studier, der involverede nedbrydning af radioaktive kæder. Under sine forsøg indså Soddy, at fyrre forskellige arter eksisterede mellem bly og uran, men det periodiske bord kunne kun rumme 11 atomer. Efter at kemiske forsøg, der blev udført for at adskille nogle af disse elementer, havde svigtet, foreslog han, at mere end en atomtyper kunne dele den samme position i det periodiske bord og kaldte dem isotoper.

Eksempler på isotoper

Klor indeholder to store isotoper: chlor-35 og chlor-37. For at nå frem til denne konklusion, har forskere opdaget, at der i et chlorstofstof forekommer proportioner af hver af disse isotoper generelt, og derfor er forholdene anvendt til at udtrykke forskellen i mængde. Disse forhold er nyttige ved beregning af relative procentdele og relative atommasser. Andre eksempler på isotoper indbefatter carbon (carbon-12 og carbon-14 isotoper), oxygen (oxygen-16 og oxygen-18), og phosphor (phosphor-31 er den primære isotop, selvom der også findes specifikke mængder fosfor-32). Isotoperne af disse forbindelser betragtes som stabile, og de fleste af dem har kun to isotoper. Der er dog nogle få elementer, der kun har en isotop, og disse omfatter fluor, beryllium, arsen, yttrium, guld, aluminium, jod, mangan, natrium og niob.

Oprensning af isotoper

Der er tre hovedområder, hvor isotoper anvendes. Den første er adskillelsen af isotoper. Separation letter maksimering af atomernes egenskaber efter behov. Ved adskillelsen af lettere elementer såsom deuterium og oxygen er der anvendelsen af gasdiffusionsmetoden. Separation af tunge elementer som uran og plutonium sker ved massespektrometri.

Anvendelse af isotoper

Den første anvendelse af isotoper er dens anvendelse af arkæologer i carbon dating. Isotoper er to slags: stabile og radioaktive isotoper. Stabile isotoper indeholder lige kombination af protoner og neutroner og undergår derfor ikke forfald. På den anden side har de radioaktive isotoper ustabile kerner og undergår således henfald. Det radioaktive henfald kan tage så lang tid som 5.730 år, såsom kulstofelementet. Arkæologer bruger denne komponent af isotoper til at bestemme alderen af en genstand, der findes i arkæologiske graver.