Izotop
From Wikipedia
Izotopy - to atomy, które posiadają tę
samą liczbę protonów, ale różnią się
liczbą neutronów. Izotopy różnią
się masą atomową, ale należą
do jednego pierwiastka i mają niemal
identyczne własności chemiczne.
Ze względu na różnicę mas atomowych izotopy
mają jednak różne niektóre własności fizyczne,
przy czym różnice te są tym większe im większy
jest rozrzut ich mas względem siebie. Różnice w
masach atomowych izotopów powodują, że w formie
czystej mają one inną gęstość, temperaturę wrzenia, topnienia i sublimacji. Różnice te
rozciągają się także na związki chemiczne o
różnym składzie izotopowym.
Różnica mas izotopów powoduje też występowanie
niewielkich różnic w ich reaktywności. Nie ma ona
wpływu na kierunek reakcji chemicznych, w
których one uczestniczą, ale wpływa na szybkość
tych reakcji. Zjawisko to nazywa się efektem izotopowym i
wykorzystuje się w badaniu mechanizmów reakcji
chemicznych. Te niewielkie różnice w szybkości
reakcji wywołują zmiany w składzie izotopowym
związków chemicznych powstających w różnych
reakcjach, zjawisko to wykorzystywane jest
ostatnio do rozróżniania czy węgiel zawarty w
danym związku chemicznym brał udział w reakcji fotosyntezy.
Izotopy dzielą się na:
- trwałe (nie ulegają samorzutnej przemianie
na izotopy innych pierwiastków),
- nietrwałe zwane izotopami
promieniotwórczymi (ulegają
samorzutnej przemianie na inne izotopy zazwyczaj
innego pierwiastka).
Występowanie izotopów komplikuje nieco
obliczenia chemiczne (zobacz: stechiometria),
powodując, że masy atomowe i co za tym idzie masy
cząsteczkowe nie są liczbami całkowitymi, lecz
liczbami z ułamkiem.
Izotopy nie mają oddzielnych nazw z wyjątkiem
izotopów wodoru, oznacza się je
symbolem pierwiastka chemicznego z
liczbą masową u góry po
lewej stronie, np. 208Pb.
Pierwiastki mają po kilka, a nawet kilkanaście
izotopów. Np. wodór ma trzy
izotopy:
- Prot: 1H (ma
jeden proton i nie ma neutronów) - trwały,
- Deuter: 2D
(ma jeden proton i jeden neutron) - trwały,
- Tryt: 3T (ma
jeden proton i dwa neutrony) - nietrwały.
Izotopowe efekty, niewielkie różnice własności
fizykochemicznych izotopów tego samego
pierwiastka, wynikające z różnej masy lub
geometrii jąder atomowych. Największe efekty
izotopowe występują dla izotopów wodoru, co
odpowiada największej względnej różnicy mas protu, deuteru i trytu. Rozróżnia się
efekty izotopowe statyczne (dotyczą równowagi
termodynamicznej, np. zmiany: stałej równowagi
chemicznej, entalpii procesu), dynamiczne (dotyczą
różnic szybkości procesów fizykochemicznych, np.
szybkość: reakcji chemicznych, dyfuzji, adsorpcji) i strukturalne
(przesunięcia linii spektralnych, zmiany:
przenikalności elektrycznej i magnetycznej,
momentów dipolowych, energii oscylacyjnej i
rotacyjnej cząsteczki). Efekty izotopowe
wykorzystuje się do badania własności cząsteczek,
mechanizmów reakcji i procesów fizykochemicznych
oraz w metodach wzbogacania i rozdzielania
izotopów.