Стабільні ізотопи

Ізотопи – різновиди одного і того ж хімічного елементу, близькі по своїх фізико-хімічних властивостях, але що мають різну атомну масу. Назва «ізотопи» була запропонована в 1912 англійським радіохіміком Фредеріком Содді, який утворив його з двох грецьких слів: isos – однаковий і topos – місце. Ізотопи займають одне і те ж місце в клітці періодичної системи елементів Менделєєва.

Атом будь-якого хімічного елементу складається з позитивно зарядженого ядра і хмари негативно заряджених електронів, що оточує його. Положення хімічного елементу в періодичній системі Менделєєва (його порядковий номер) визначається зарядом ядра його атомів. Ізотопами називаються тому різновиди одного і того ж хімічного елементу, атоми яких мають однаковий заряд ядра (і, отже, практично однакові електронні оболонки), але відрізняються значеннями маси ядра. По образному вираженню Ф.Содді, атоми ізотопів однакові «зовні», але різні «усередині».

У 1932 був відкритий нейтрон – частка, що не має заряду, з масою, близькою до маси ядра атома водню, – протона, і створена протонно-нейтронна модель ядра. В результаті в науці встановилося остаточне сучасне визначення поняття ізотопів: ізотопи – це речовини, ядра атомів яких складаються з однакового числа протонів і відрізняються лише числом нейтронів в ядрі.

Кожен ізотоп прийнято позначати набором символів, де X – символ хімічного елементу, Z – заряд ядра атома (число протонів), А – масове число ізотопу (загальне число нуклонів – протонів і нейтронів в ядрі, A = Z + N). Оскільки заряд ядра виявляється однозначно пов'язаним з символом хімічного елементу, часто для скорочення використовується просто позначення AX.

Зі всіх відомих нам ізотопів лише ізотопи водню мають власні назви. Так, ізотопи 2H і 3H носять назви дейтерію і тритію і отримали позначення відповідно D і T (ізотоп 1H називають інколи протием).

У природі зустрічаються як стабільні ізотопи, так і нестабільні – радіоактивні, ядра атомів яких схильні до мимовільного перетворення на інші ядра з випусканням різних часток (або процесам так званого радіоактивного розпаду). Зараз відомо близько 270 стабільних ізотопів, причому стабільні ізотопи зустрічаються лише в елементів з атомним номером Z Ј 83. Число нестабільних ізотопів перевищує 2000, переважна більшість їх отримано штучним шляхом в результаті здійснення різних ядерних реакцій. Число радіоактивних ізотопів в багатьох елементів дуже велике і може перевищувати два десятки. Число стабільних ізотопів істотно менше, Деякі хімічні елементи складаються лише з одного стабільного ізотопу (берилій, фтор, натрій, алюміній, фосфор, марганець, золото і ряд інших елементів). Найбільше число стабільних ізотопів – 10 виявлено в олова, в заліза, наприклад, їх – 4, в ртуті – 7.