Izotop

Bir kimyasal elementin atomları farklı türlerde olabilir. Bunlara izotop denir. Aynı sayıda protona (ve elektrona), ancak farklı sayıda nötrona sahiptirler. Aynı elementin farklı izotopları farklı kütlelere sahiptir. Kütle, bir şeyin ne kadar maddeye (veya maddeye) sahip olduğunu ifade eden sözcüktür. Farklı kütlelere sahip şeylerin farklı ağırlıkları vardır. Farklı izotoplar farklı sayıda nötrona sahip olduğundan, hepsi aynı ağırlıkta veya aynı kütlede değildir.

Aynı elementin farklı izotopları aynı atom numarasına sahiptir. Aynı sayıda protona sahiptirler. Atom numarası proton sayısına göre belirlenir. Ancak izotopların kütle numaraları farklıdır, çünkü farklı sayıda nötrona sahiptirler.

Aynı yerde anlamına gelen izotop kelimesi, izotopların periyodik tabloda aynı yerde olmasından gelmektedir.

Nötr bir atomda elektron sayısı proton sayısına eşittir. Aynı elementin izotopları da aynı elektron sayısına ve elektronik yapıya sahiptir. Bir atomun nasıl davranacağı elektronik yapısı tarafından belirlendiğinden, izotoplar kimyasal olarak neredeyse aynıdır, ancak fiziksel olarak orijinal atomlarından farklıdır.

Daha ağır izotoplar, aynı elementin daha hafif izotoplarına göre kimyasal olarak daha yavaş reaksiyona girer. Bu "kütle etkisi" protium (¹ H) ve döteryum (² H) için daha büyüktür, çünkü döteryum protiumun iki katı kütleye sahiptir. Daha ağır elementler için, izotoplar arasındaki bağıl atom ağırlığı oranı çok daha azdır ve kütle etkisi genellikle küçüktür.

Hidrojen İzotopları

İstikrar

Atom çekirdeği, nükleer kuvvet tarafından bir arada tutulan proton ve nötronlardan oluşur.

Protonlar pozitif yüklü oldukları için birbirlerini iterler. Nötr olan nötronlar çekirdeği stabilize eder. Çekirdekte bulundukları için protonlar birbirlerinden hafifçe itilirler. Bu da protonlar arasındaki elektrostatik itmeyi azaltır. Yine de birbirlerine ve protonlara çekici nükleer kuvvet uygularlar. İki ya da daha fazla protonun bir çekirdeğe bağlanması için bir ya da daha fazla nötron gereklidir. Proton sayısı arttıkça, kararlı bir çekirdeğe sahip olmak için gereken nötron sayısı da artar.

Doğada bazı elementlerin sadece tek bir izotopu vardır. Örneğin, flor-19 (¹⁹ F) florun birkaç izotopu arasında tek kararlı olanıdır. Diğer elementlerin birçok izotopu vardır. Örneğin, ksenonun 9 izotopu vardır. Kararlı bir izotopu olan 81 element arasında, herhangi bir element için en fazla kararlı izotop sayısı ondur (kalay elementi için).

Bazı izotoplar radyoaktiftir. Bunlara radyoaktif izotoplar denir. Diğerleri radyoaktif değildir. Bunlara kararlı izotoplar denir.

Hidrojenin üç yaygın izotopu vardır. Hidrojenin en yaygın izotopuna protium denir (¹ H). Fazladan bir nötrona sahip hidrojen atomuna (atom kütlesi 2) döteryum denir (² H). Bir proton ve iki nötrona sahip hidrojene (atom kütlesi 3) trityum denir (³ H). Protium ve döteryum kararlı izotoplar iken trityum radyoaktif bir izotoptur.

Periyodik tablodaki en ağır elementlerin hepsi radyoaktiftir. Radon, toryum ve uranyumun tüm izotopları çok ağır oldukları için radyoaktiftir. Bunun nedeni, atomun çekirdeğindeki nükleer kuvvetlerin, içinde çok sayıda proton ve nötron bulunan tüm parçacıkları bir arada tutmakta zorlanmasıdır.

İlgili sayfalar

İzotop elektrokimyası

Sorular ve Yanıtlar

S: İzotoplar nedir?

C: İzotoplar, kimyasal bir elementin çok benzer davranışlara sahip, ancak farklı miktarlarda ağırlığa sahip farklı atom türleridir.

S: İzotoplar birbirlerinden nasıl farklıdır?

C: Aynı elementin atomları aynı sayıda protona sahiptir, ancak farklı izotopların farklı sayıda nötronları vardır. Sonuç olarak, proton sayısı artı nötron sayısı olan farklı kütle sayılarına da sahiptirler.

S: Tüm izotoplar kararlı mıdır?

C: Hayır, bazı izotoplar kararlı değildir, bu nedenle radyoaktif bozunma yoluyla başka bir izotopa veya elemente dönüşürler. Bunlar radyoaktif izotoplar olarak adlandırılırken, radyoaktif olmayan diğer izotoplar kararlı izotoplar olarak adlandırılır.

S: Bir izotop nasıl tanımlanabilir?

C: Bir izotop genellikle element ve kütle numarası verilerek adlandırılır. Örneğin, karbon-12 veya 12C 6 proton ve 6 nötronu olan bir atomken, karbon-14 veya 14C'nin 8 nötronu vardır.

S: "İzotop" ne anlama gelir?

C: "İzotop" kelimesi "aynı yerde" anlamına gelir ve aynı elementin tüm atomlarının periyodik tabloda aynı yerde görünmesine atıfta bulunur.

S: Neden daha fazla nötrona sahip atomlar daha az nötrona sahip olanlardan daha ağırdır?

C: Daha fazla nötrona sahip atomlar daha ağırdır çünkü daha az nötrona sahip olanlara kıyasla toplam kütlelerine katkıda bulunan ek parçacıklar (nötronlar) içerirler.