אילו אלמנטים הם איזוטופים?

תוֹכֶן

• מספר אטומי
• משקל אטומי
• איזוטופ רדיואקטיבי
• שימושים לאיזוטופים רדיואקטיביים

כל האלמנטים הם איזוטופים. למרות שלכל האטומים של יסוד נתון יש אותו מספר אטומי (מספר הפרוטונים), המשקל האטומי (מספר הפרוטונים והנויטרונים יחד) משתנה. המונח "איזוטופ" מתייחס לשונות זו במשקל האטומי - שני אטומים עם אותו מספר פרוטונים ומספר שונה של נויטרונים הם שני איזוטופים של אותו יסוד.

מספר אטומי

פרוטונים הם חלקיקים טעונים באופן חיובי בגרעין האטומים. אטום בכללותו נושא מטען ניטרלי, כך שכל פרוטון טעון חיובי מאוזן על ידי חלקיק טעון שלילי. החלקיקים השליליים האלה - אלקטרונים - מסלול מחוץ לגרעין. התצורה המסלולית של האלקטרונים קובעת כיצד אטום יגיב ויקשר לאטומים אחרים, ויעניק לכל יסוד את המאפיינים הכימיים והפיזיים שלו. לכל אחד מהאלמנטים יש מספר אטומי ייחודי המתוארך מעל הקיצור הכימי בטבלה המחזורית.

משקל אטומי

נויטרונים הם חלקיקים תת אטומיים שאינם נושאים מטען, כך שמספר הנויטרונים בגרעין האטום אינו משפיע על מספר האלקטרונים או על תצורתם המסלולית. שני אטומים עם מספר זהה של פרוטונים ומספר שונה של נויטרונים יהיו בעלי אותם תכונות פיזיקליות וכימיות אך משקלים אטומיים שונים. שני האטומים הללו הם איזוטופים שונים מאותו אלמנט. לדוגמא, האיזוטופ הנפוץ ביותר של מימן הוא H-1, כלומר לאטום יש פרוטון אחד ואין נויטרונים, אך קיימים גם איזוטופים H-2 ו- H-3, עם נייטרונים אחד ושני בהתאמה. הטבלה המחזורית מעניקה לאלמנטים משקל אטומי ממוצע מתחת לסמל הכימי של היסודות.

איזוטופ רדיואקטיבי

איזוטופים כבדים יותר של אטום הם לרוב לא יציבים והם יתפרקו לאיזוטופים קלים יותר לאורך זמן. דעיכה אטומית זו משחררת אנרגיה בצורה של קרינת אלפא, בטא וגמא. מימן -3, למשל, הוא רדיואקטיבי ויתפרק למימן -2. לכל האלמנטים יש איזוטופים רדיואקטיביים שמתפרקים בשיעורים משתנים. קצב הריקבון נמדד בחצי מחצית החיים - משך הזמן שלוקח למחצית מהאיזוטופים הרדיואקטיביים במדגם של יסוד נתון להתפרק לאיזוטופים קלים יותר. אורך החיים של מימן 3 הוא 12.32 שנים.

שימושים לאיזוטופים רדיואקטיביים

חוקרים ואנשי מקצוע בתחום הרפואה עושים שימוש נרחב באיזוטופים רדיואקטיביים. על ידי מדידת הכמות של האיזוטופ הרדיואקטיבי פחמן 14 המתרחש באופן טבעי, ארכיאולוגים ופליאונטולוגים יכולים לקבוע את הגיל המשוער של מאובנים או ממצאים. הרופאים משתמשים באיזוטופים יוד -131 ובריום -137 כעקבים רדיואקטיביים כדי לאתר בעיות לב, גידולים במוח וחריגות אחרות, וקובלט -60 משמש כמקור קרינה לעצירת התפתחות גידולים סרטניים.