Izotop

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Vrijeme poluraspada radioaktivnih izotopa ili radionuklida. Treba zapaziti da se teoretska linija za stabilne isotope Z = N (Z – atomski broj i N - broj neutrona), razdvaja od stvarnog odnosa atomskog broja i neutrona, što znači da se s povećanjem atomskog broja, povećava i nestabilnost atomskih jezgri.
Fotografska ploča koju je snimio Joseph John Thomson, a u desnom donjem kutu pokazuje oznake udaraca izotopa neona: neon-20 i neon-22.
Dempsterov maseni spektrometar iz 1918.

Izotopi [grč. isos- isti, topos- mjesto; upućuje se na činjenicu da su smješteni na istom mjestu u periodnom sustavu], su atomi istog kemijskog elementa koji imaju isti broj protona (P) i elektrona (E), a različit broj neutrona (N), zbog čega imaju ista kemijska svojstva, ali različiti atomski ili nukleonski broj (A), što nije isto što i relativna atomska masa (Ar).

Izotopi mogu biti:

Stabilnost, odnosno nestabilnost jezgre je uvjetovana omjerom protona i neutrona. Ukoliko je omjer optimalan, jezgra je stabilna. Npr. jezgra s 2 protona i 2 neutrona je stabilna jezgra. Pošto se protoni međusobno odbijaju dodaju se neutroni za ravnotežu.

Nestabilni izotopi, odnosno radioaktivni izotopi ili radionuklidi su atomi koji imamu omjer protona i neutrona veći ili manji od omjera potrebnog za stabilnost. Nestabilni izotopi teže stabilnosti, a to se postiže radioaktivnim raspadom (radioaktivnost). Posljedice radioaktivnog raspada je mijenjanje mase i/ili kemijskih svojstava radionuklida uz istodobno emitiranje ionizirajućeg zračenja. Svi elementi iznad rednog broja 82 (olovo) su nestabilni jer odbojnim silama protona više nisu dovoljni neutroni kao ravnoteža. Naime, prevelika je koncentracija protona na jednom mjestu.

Jezgra radionuklida se spontano raspada prelazeći pri tome u neku drugu jezgru. Prilikom raspada jezgra radionuklida emitira čestice i /ili elektromagnetske zrake kratke valne duljine. Emitirane čestice i elektromagnetske zrake se jednim imenom zovu ionizirajuće zračenje. To je pojava radioaktivnosti, a sam proces je transmutacija, tj. spontani prijelaz jedne jezgre u drugu, što se naziva radioaktivni raspad.

Nuklid je atom kemijskog elementa za koji je točno poznat ne samo redni ili atomski broj Z, već i ukupan broj nukleona (protona i neutrona) u atomskoj jezgri. U prirodi postoji samo 92 kemijska elementa i još 12 umjetno proizvedenih, a poznato je oko 3100 različitih nuklida, od kojih je 350 prirodnih i 2750 umjetnih. Većina nuklida je nestabilna (radioaktivna), oko 2800. Pogodna kombinacija protona i neutrona čini atomsku jezgru stabilnom, čim je drugačije jezgra se nastoji izbacivanjem nukleona približiti stabilnoj konfiguraciji. Energijske razine u jezgri se popunjavaju kako bi se dostigla konfiguracije minimalne energije tj. maksimalne stabilnosti.

Povijest[uredi VE | uredi]

Frederick Soddy je uveo pojam izotopa 1913., kao različitog atoma istog kemijskog elementa, kojem atomska jezgra ima jednaki električni naboj, a različitu atomsku masu. Izotopi (grč. isos - isti, topos - mjesto) upućuje se na činjenicu da su smješteni na istom mjestu u periodnom sustavu elemenata, su atomi istog kemijskog elementa koji imaju isti broj protona i elektrona, a različit broj neutrona, zbog čega imaju ista kemijska svojstva, ali različitu atomsku masu.

Joseph John Thomson je potvrdio postojanje izotopa svojim pokusima 1913. U početku se mislilo da postoje samo radioaktivni izotopi, ali Thomson je dokazao da izotope imaju i stabilni elementi. On je istražujući svojstva teških iona i atomskih jezgri, koji su prolazili kroz kombinirano električno i magnetsko polje, postigao da pomoću tragova na fotografskoj ploči, dobije jasne tragove razdvojenih iona, prema veličini svojih masa. Na osnovu zacrnjenosti tragova dobivenih na fotografskoj ploči, Thomson je utvrdio da kemijski element neon ima dva izotopa atomske mase 20 i 22, koji su kod standardnih uvjeta izmješani u omjeru 9:1. Kasnije je utvrđeno da neon ustvari ima tri svoja izotopa.

Francis William Aston, engleski fizičar i kemičar, je otkrio 213 stabilnih izotopa kemijskih elemenata. Konstruirao je maseni spektrograf, s pomoću kojega je određivao masu i defekt mase u velikom broju izotopa. Za radove na području istraživanja izotopa dobio je Nobelovu nagradu za kemiju 1922. Treba imati u vidu da se pomoću masene spektrometrije određuju samo relativne vrijednosti atomskih masa. Zato je bilo potrebno da se neka određena masa uzme kao osnova ili standard za uspoređivanje. Za osnovu se uzimala atomska masa kisikovog izotopa kisik-16.

Arthur Jeffrey Dempster je usavršio maseni spektrometar, koji se i naziva Dempsterov maseni spektrometar, a on je imao dvostruko žarište. On je uspio s odgovarajućim kombinacijama električnog i magnetskog polja, koja istovremeno daju fokusiranje po brzini i po pravcu, poboljšati oštrinu linija na fotografskoj ploči. Ovim uređajem Dempster je uspio razdvojiti ione, čije se mase razlikuju samo za 1/4000 atomskih jedinica mase. Uspio je proučavati i teške metale kao što su platina, zlato i uranij, a poznat je po tome što je otkrio izotop uranij-235, osnovni izotop za dobijanje nuklearne fuzije u nuklearnim reaktorima.

Broj izotopa po kemijskom elementu[uredi VE | uredi]

Od 80 kemijskih elemenata, koji imaju stabilne izotope, najviše ih ima kositar i to 10. Ksenon je jedini element koji ima 9 stabilnih izotopa. Četiri elementa ima 7 stabilnih izotopa, devet elemenata ima 6 stabilnih izotopa, devet elemenata ima 5 stabilnih izotopa, devet elemenata ima 4 stabilna izotopa, pet elemenata ima 3 stabilna izotopa, šesnaest elemenata ima 2 stabilna izotopa, te dvadeset i šest elemenata ima samo jedan stabilni izotop (mononuklidni elementi). Ustvari, postoji 19 radionuklidnih elemenata sa samo jednim izotopom, ali su 3 radioaktivna izotopa. Sveukupno ima 255 nuklida koji su stabilni i ne doživljavaju radioaktivni raspad, tako da je u prosjeku (255 / 80 = 3,2) 3,2 stabilnih izotopa po kemijskom elementu.

Z
Naziv
Kemijski simbol
Atomska masa (g/mol)
Odabrani izotopi
1 Vodik H 0.000.001 1,00794(7) Procij (Vodik-1), Deuterij (Vodik-2), Tricij (Vodik-3), (Vodik-4), (Vodik-5)
2 Helij He 0.000.004 4,002602(2) (teoretska jezgra Helija-2), Helij-3, Helij-4
3 Litij Li 0.000.006 6,941(2) Litij-6, Litij-7
4 Berilij Be 0.000.009 9,012182(3) Berilij-8, Berilij-9, Berilij-10
5 Bor B 0.000.010 10,811(7) Bor-10, Bor-11
6 Ugljik C 0.000.012 12,0107(8) Ugljik-11, Carbon-12, Ugljik-13, Ugljik-14
7 Dušik N 0.000.014 14,0067(2) Dušik-13, Dušik-14, Dušik-15
8 Kisik O 0.000.015 15,9994(3) Kisik-13, Kisik-15, Kisik-16, Kisik-17, Kisik-18
9 Fluor F 0.000.018 18,9984032(5) Fluor-17, Fluor-18, Fluor-19
10 Neon Ne 0.000.020 20,1797(6) Neon-20, Neon-21, Neon-22
11 Natrij Na 0.000.022 22,98976928(2) Natrij-22, Natrij-23
12 Magnezij Mg 0.000.024 24,3050(6) Magnezij-23, Magnezij-24, Magnezij-25, Magnezij-26
13 Aluminij Al 0.000.026 26,9815386(8) Aluminij-26, Aluminij-27
14 Silicij Si 0.000.028 28,0855(3) Silicij-28, Silicij-29, Silicij-30
15 Fosfor P 0.000.030 30,973762(2) Fosfor-30, Fosfor-31, Fosfor-32, Fosfor-33
16 Sumpor S 0.000.032 32,065(5) Sumpor-32, Sumpor-33, Sumpor-34, Sumpor-36
17 Klor Cl 0.000.035 35,453(2) Klor-35, Klor-37
18 Argon Ar 0.000.039 39,948(1) Argon-36, Argon-38, Argon-40
19 Kalij K 0.000.039 39,0983(1) Kalij-39, (Kalij-40)*, Kalij-41
20 Kalcij Ca 0.000.040 40,078(4) Kalcij-40, Kalcij-42, Kalcij-43, Kalcij-44, Kalcij-46, Kalcij-48
21 Skandij Sc 0.000.044 44,955912(6) Skandij-45
22 Titanij Ti 0.000.047 47,867(1) Titanij-44, Titanij-46, Titanij-47, Titanij-48, Titanij-49, Titanij-50
23 Vanadij V 0.000.050 50,9415(1) Vanadij-49, Vanadij-50, Vanadij-51
24 Krom Cr 0.000.051 51,9961(6) Krom-50, Krom-52, Krom-53, Krom-54
25 Mangan Mn 0.000.054 54,938045(5) Mangan-55
26 Željezo Fe 0.000.055 55,845(2) Željezo-52, Željezo-54, Željezo-55, Željezo-56, Željezo-57, Željezo-58, Željezo-60
27 Kobalt Co 0.000.058 58,933195(5) Kobalt-56, Kobalt-57, Kobalt-59, Kobalt-60
28 Nikal Ni 0.000.058 58,6934(2) Nikal-58, Nikal-60, Nikal-61, Nikal-62, Nikal-64
29 Bakar Cu 0.000.063 63,546(3) Bakar-63, Bakar-64, Bakar-65
30 Cink Zn 0.000.065 65,409(4) Cink-64, Cink-66, Cink-67, Cink-68, Cink-70
31 Galij Ga 0.000.069 69,723(1) Galij-69, Galij-71
32 Germanij Ge 0.000.072 72,64(1) Germanij-70, Germanij-72, Germanij-73, Germanij-74, Germanij-76
33 Arsen As 0.000.074 74,92160(2) Arsen-75
34 Selenij Se 0.000.078 78,96(3) Selenij-72, Selenij-74, Selenij-76, Selenij-78, Selenij-79, Selenij-80, Selenij-82, Selenij-87
35 Brom Br 0.000.079 79,904(1) Brom-79, Brom-81
36 Kripton Kr 0.000.083 83,798(2) Kripton-78, Kripton-80, Kripton-82, Kripton-83, Kripton-84, Kripton-86
37 Rubidij Rb 0.000.085 85,4678(3) Rubidij-85, (Rubidij-87)*
38 Stroncij Sr 0.000.087 87,62(1) Stroncij-84, Stroncij-86, Stroncij-87, Stroncij-88, Stroncij-90
39 Itrij Y 0.000.088 88,90585(2) Itrij-89
40 Cirkonij Zr 0.000.091 91,224(2) Cirkonij-90, Cirkonij-91, Cirkonij-92, Cirkonij-93, Cirkonij-94, Cirkonij-96
41 Niobij Nb 0.000.092 92,906 38(2) Niobij-93
42 Molibden Mo 0.000.095 95,94(2) Molibden-92, Molibden-94, Molibden-95, Molibden-96, Molibden-97, Molibden-98, Molibden-100
43 Tehnecij Tc 0.000.098 [98,9063] Tehnecij-99, Tehnecij-99m
44 Rutenij Ru 0.000.101 101,07(2) Rutenij-96, Rutenij-98, Rutenij-99, Rutenij-100, Rutenij-101, Rutenij-102, Rutenij-104, Rutenij-106
45 Rodij Rh 0.000.102 102,90550(2) Rodij-103
46 Paladij Pd 0.000.106 106,42(1) Paladij-102, Paladij-103, Paladij-104, Paladij-105, Paladij-106, Paladij-107, Paladij-108, Paladij-110
47 Srebro Ag 0.000.107 107,8682(2) Srebro-107, Srebro-109
48 Kadmij Cd 0.000.112 112,411(8) Kadmij-106, Kadmij-108, Kadmij-110, Kadmij-111, Kadmij-112, Kadmij-113m, Kadmij-114, Kadmij-116
49 Indij In 0.000.114 114,818(3) Indij-113, Indij-115
50 Kositar Sn 0.000.118 118,710(7) Kositar-112, Kositar-114, Kositar-115, Kositar-116, Kositar-117, Kositar-118, Kositar-119, Kositar-120, Kositar-121m, Kositar-122, Kositar-124, Kositar-126
51 Antimon Sb 0.000.121 121,760(1) Antimon-121, Antimon-123
52 Telurij Te 0.000.127 127,60(3) Telurij-120, Telurij-122, Telurij-123, Telurij-124, Telurij-125, Telurij-126, Telurij-128, Telurij-130
53 Jod I 0.000.126 126,90447(3) (Jod-123)*, (Jod-124)*, (Jod-125)*, Jod-127, (Jod-129)*, (Jod-131)*, (Jod-135)*
54 Ksenon Xe 0.000.131 131,293(6) Ksenon-124, Ksenon-125, Ksenon-126, Ksenon-128, Ksenon-130, Ksenon-131, Ksenon-132, Ksenon-133, Ksenon-134, Ksenon-135, Ksenon-136
55 Cezij Cs 0.000.132 132,9054519(2) Cezij-133, Cezij-134, Cezij-135, Cezij-137
56 Barij Ba 0.000.137 137,327(7) Barij-130, Barij-132, Barij-134, Barij-135, Barij-136, Barij-137, Barij-138
57 Lantan La 0.000.138 138,90547(7) Lantan-139
58 Cerij Ce 0.000.140 140,116(1) Cerij-136, Cerij-138, Cerij-140, Cerij-142
59 Praseodimij Pr 0.000.140 140,90765(2) Praseodimij-141
60 Neodimij Nd 0.000.144 144,242(3) Neodimij-142, Neodimij-143, Neodimij-144, Neodimij-145, Neodimij-146, Neodimij-148, Neodimij-150
61 Prometij Pm 0.000.146 [146,9151] Prometij-147
62 Samarij Sm 0.000.150 150,36(2) Samarij-144, Samarij-147, Samarij-148, Samarij-149, Samarij-150, Samarij-151, Samarij-152, Samarij-154
63 Europij Eu 0.000.151 151,964(1) Europij-151, Europij-153, Europij-155
64 Gadolinij Gd 0.000.157 157,25(3) Gadolinij-152, Gadolinij-154, Gadolinij-155, Gadolinij-156, Gadolinij-157, Gadolinij-158, Gadolinij-160
65 Terbij Tb 0.000.158 158,92535(2) Terbij-159
66 Disprozij Dy 0.000.162 162,500(1) Disprozij-158, Disprozij-160, Disprozij-161, Disprozij-162, Disprozij-163, Disprozij-164
67 Holmij Ho 0.000.164 164,93032(2) Holmij-165
68 Erbij Er 0.000.167 167,259(3) Erbij-162, Erbij-164, Erbij-166, Erbij-167, Erbij-168, Erbij-170
69 Tulij Tm 0.000.168 168,93421(2) Tulij-169
70 Iterbij Yb 0.000.173 173,04(3) Iterbij-168, Iterbij-170, Iterbij-171, Iterbij-172, Iterbij-173, Iterbij-174, Iterbij-176
71 Lutecij Lu 0.000.174 174,967(1) Lutecij-175, Lutecij-176
72 Hafnij Hf 0.000.178 178,49(2) Hafnij-174, Hafnij-176, Hafnij-177, Hafnij-178, Hafnij-179, Hafnij-180
73 Tantal Ta 0.000.180 180,9479(1) Tantal-181
74 Volfram W 0.000.183 183,84(1) Volfram-180, Volfram-182, Volfram-183, Volfram-184, Volfram-186
75 Renij Re 0.000.186 186,207(1) Renij-185, Renij-187
76 Osmij Os 0.000.190 190,23(3) Osmij-184, Osmij-186, Osmij-187, Osmij-188, Osmij-189, Osmij-190, Osmij-192
77 Iridij Ir 0.000.192 192,217(3) Iridij-191, Iridij-192, Iridij-193
78 Platina Pt 0.000.195 195,084(9) Platina-192, Platina-194, Platina-195, Platina-196, Platina-198
79 Zlato Au 0.000.196 196,966569(4) Zlato-197
80 Živa Hg 0.000.200 200,59(2) Živa-196, Živa-198, Živa-199, Živa-200, Živa-201, Živa-202, Živa-204
81 Talij Tl 0.000.204 204,3833(2) Talij-203, Talij-205, (Talij-207)*, (Talij-208)*, (Talij-210)*
82 Olovo Pb 0.000.207 207,2(1) Olovo-204, Olovo-206, Olovo-207, Olovo-208, Olovo-209, (Olovo-210)*, (Olovo-211)*, (Olovo-212)*, (Olovo-214)*
83 Bizmut Bi 0.000.208 208,98040(1) Bizmut-209, (Bizmut-210)*, (Bizmut-211)*, (Bizmut-212)*, (Bizmut-214)*
84 Polonij Po 0.000.208 [208,9824] Polonij-210, (Polonij-211)*, (Polonij-212)*, (Polonij-214)*, (Polonij-215), (Polonij-216)*, (Polonij-218)*
85 Astat At 0.000.209 [209,9871] Astat-211
86 Radon Rn 0.000.222 [222,0176] (Radon-219)*, (Radon-220)*, (Radon-222)*
87 Francij Fr 0.000.223 [223,0197] (Francij-223)*
88 Radij Ra 0.000.226 [226,0254] (Radij-223)*, (Radij-224)*, (Radij-226)*, (Radij-227)*, (Radij-228)*
89 Aktinij Ac 0.000.227 [227,0278] (Aktinij-222)*, (Aktinij-223)*, (Aktinij-224)*, (Aktinij-225)*, (Aktinij-226), (Aktinij-227)*
90 Torij Th 0.000.232 232,03806(2) (Torij-227)*, (Torij-228)*, (Torij-229)*, (Torij-230)*, (Torij-231)*, (Torij-232)*, (Torij-233)*, (Torij-234)*
91 Protaktinij Pa 0.000.231 231,03588(2) (Protaktinij-230)*, (Protaktinij-231)*, (Protaktinij-234)
92 Uranij U 0.000.238 238,02891(3) (Uranij-230)*, (Uranij-231)*, (Uranij-232)*, (Uranij-233)*, (Uranij-234)*, (Uranij-235)*, (Uranij-236)*, (Uranij-238)*, (Uranij-239)*
93 Neptunij Np 0.000.237 [237,0482] (Neptunij-235)*, (Neptunij-236)*
94 Plutonij Pu 0.000.244 [244,0642] (Plutonij-238)*, (Plutonij-239)*, (Plutonij-240)*, (Plutonij-241)*, (Plutonij-242)*, (Plutonij-244)*
95 Americij Am 0.000.243 [243,0614] (Americij-241)*, (Americij-242)*, (Americij-243)*
96 Kurij Cm 0.000.247 [247,0703]
97 Berkelij Bk 0.000.247 [247,0703]
98 Kalifornij Cf 0.000.251 [251,0796]
99 Einsteinij Es 0.000.252 [252,0829]
100 Fermij Fm 0.000.257 [257,0951]
101 Mendelevij Md 0.000.258 [258,0986]
102 Nobelij No 0.000.259 [259,1009]
103 Lorensij Lr 0.000.260 [260,1053]
104 Rutherfordij Rf 0.000.261 [261,1087]
105 Dubnij Db 0.000.262 [262,1138]
106 Seaborgij Sg 0.000.263 [263,1182]
107 Bohrij Bh 0.000.262 [262,1229]
108 Hassij Hs 0.000.265 [265]
109 Meitnerij Mt 0.000.266 [266]
110 Darmstadij Ds 0.000.269 [269]
111 Roentgenij Rg 0.000.272 [272]
112 Kopernicij Cn 0.000.285 [285]
113 Ununtrij Uut 0.000.284 [284]
114 Ununkvadij Uuq 0.000.289 [289]
115 Ununpentij Uup 0.000.288 [288]
116 Ununheksij Uuh 0.000.292 [292]
117 Ununseptij Uus 0.000.293 [295]
118 Ununoktij Uuo 0.000.294 [294]

Izvori[uredi VE | uredi]

  • Ivan Filipović, Stjepan Lipanović: Opća i anorganska kemija, Školska knjiga, Zagreb, 1995.


P chemistry.svg Nedovršeni članak Izotop koji govori o kemiji treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije.