Čo je to izotop?

Izotopy sú atómy rovnakého prvku, ktoré majú rovnaký počet protónov, ale rôzny počet neutrónov. Ich atómové čísla sú rovnaké, ale ich hmotnostné čísla sú odlišné. Hmotnostné čísla sú vždy označené A, zatiaľ čo Z označuje atómové čísla prvkov. Atómové číslo symbolizuje počet protónov v jadre atómu a používa sa na identifikáciu polohy prvku v periodickej tabuľke. Hmotnostné číslo atómu je počet neutrónov v jeho jadre. Izotopy prvkov majú rozdielne fyzikálne vlastnosti v dôsledku zmeny ich atómových hmotností. V dôsledku tohto rozdielu majú takéto izotopy rôzne hustoty, ako aj teploty topenia a varu. Avšak izotopy prvku majú vždy veľmi podobné chemické vlastnosti. Podobnosť nastáva preto, že pri chemických reakciách sa používajú len elektróny, nie neutróny alebo protóny.

História izotopov

Rádiochemik Fredrick Soddy najprv navrhol existenciu izotopov v roku 1913 po vykonaní štúdií, ktoré zahŕňali rozpad rádioaktívnych reťazcov. Počas experimentov si Soddy uvedomil, že medzi olovom a uránom existuje štyridsať rôznych druhov. Periodická tabuľka však môže obsahovať iba 11 atómov. Po chemických testoch vykonaných na oddelenie niektorých z týchto prvkov sa ukázalo, že viac ako jeden typ atómov by mohol zdieľať rovnakú pozíciu v periodickej tabuľke a pomenovať ich izotopy.

Príklady izotopov

Chlór obsahuje dva hlavné izotopy: chlór-35 a chlór-37. Na to, aby sme dospeli k tomuto záveru, vedci zistili, že v chlórovej látke existujú proporcie každého z týchto izotopov celkovo, a preto sa na vyjadrenie rozdielu v množstve používajú pomery. Tieto pomery sú užitočné pri výpočte relatívnych percent a relatívnych atómových hmotností. Iné príklady izotopov zahŕňajú uhlík (uhlík-12 a izotopy uhlíka-14), kyslík (kyslík-16 a kyslík-18) a fosfor (fosfor-31 je primárny izotop, aj keď existujú aj špecifické množstvá fosforu-32). Izotopy týchto zlúčenín sa považujú za stabilné a väčšina z nich má len dva izotopy. Existuje však niekoľko prvkov, ktoré majú len jeden izotop, a medzi ne patrí fluór, berýlium, arzén, ytrium, zlato, hliník, jód, mangán, sodík a niób.

Purifikácia izotopov

Existujú tri hlavné oblasti, v ktorých sa používajú izotopy. Prvým je separácia izotopov. Separácia uľahčuje maximalizáciu vlastností atómov podľa potreby. Pri separácii ľahších prvkov, ako je deutérium a kyslík, sa používa metóda difúzie plynu. Separácia ťažkých prvkov, ako je urán a plutónium, sa uskutočňuje hmotnostnou spektrometriou.

Aplikácia izotopov

Prvá aplikácia izotopov je jeho použitie archeológmi v datovaní uhlíka. Izotopy sú dva druhy: stabilné a rádioaktívne izotopy. Stabilné izotopy obsahujú rovnakú kombináciu protónov a neutrónov a ako také nepodliehajú rozpadu. Na druhej strane, rádioaktívne izotopy majú nestabilné jadrá, a tak podliehajú rozpadu. Rádioaktívny rozklad môže trvať až 5 730 rokov, ako je uhlíkový prvok. Archeológovia používajú túto zložku izotopov na určenie veku objektu nachádzajúceho sa v archeologických vykopávkach.