Definizione ed esempi di isotopi in chimica

Isotopi [ahy-Suh-tohps] sono atomi con lo stesso numero di protoni ma numeri diversi di neutroni. In altre parole, gli isotopi hanno pesi atomici diversi. Gli isotopi sono forme diverse di un singolo elemento.

Key Takeaways: isotopi

• Gli isotopi sono campioni di un elemento con un numero diverso di neutroni nei loro atomi.
• Il numero di protoni per diversi isotopi di un elemento non cambia.
• Non tutti gli isotopi sono radioattivi. Gli isotopi stabili non decadono mai o decadono molto lentamente. Gli isotopi radioattivi subiscono un decadimento.
• Quando un isotopo decade, il materiale di partenza è l'isotopo principale. Il materiale risultante è l'isotopo figlia.

Ci sono 275 isotopi degli 81 elementi stabili. Esistono oltre 800 isotopi radioattivi, alcuni dei quali naturali e altri sintetici. Ogni elemento nella tavola periodica ha più forme di isotopi. Le proprietà chimiche degli isotopi di un singolo elemento tendono ad essere quasi identiche. Le eccezioni sono gli isotopi dell'idrogeno poiché il numero di neutroni ha un effetto così significativo sulla dimensione del nucleo dell'idrogeno. Le proprietà fisiche degli isotopi sono diverse l'una dall'altra poiché queste proprietà dipendono spesso dalla massa. Questa differenza può essere usata per separare gli isotopi di un elemento l'uno dall'altro usando distillazione e diffusione frazionarie.

Ad eccezione dell'idrogeno, gli isotopi più abbondanti degli elementi naturali hanno lo stesso numero di protoni e neutroni. L'isotopo più abbondante dell'idrogeno è il protio, che ha un protone e nessun neutrone.

Notazione isotopica

Esistono un paio di modi comuni per indicare gli isotopi:

• Elencare il numero di massa di un elemento dopo il nome o il simbolo dell'elemento. Ad esempio, un isotopo con 6 protoni e 6 neutroni è carbonio-12 o C-12. Un isotopo con 6 protoni e 7 neutroni è carbonio-13 o C-16. Nota che il numero di massa di due isotopi può essere lo stesso, anche se sono elementi diversi. Ad esempio, potresti avere carbonio-14 e azoto-14.
• Il numero di massa può essere indicato nella parte in alto a sinistra del simbolo di un elemento. (Tecnicamente il numero di massa e il numero atomico dovrebbero essere impilati l'uno con l'altro, ma non sempre si allineano su un computer.) Ad esempio, gli isotopi dell'idrogeno possono essere scritti:
  ¹₁H, ²₁H, ³₁H

Esempi di isotopi

Il carbonio 12 e il carbonio 14 sono entrambi isotopi del carbonio, uno con 6 neutroni e uno con 8 neutroni (entrambi con 6 protoni). Il carbonio-12 è un isotopo stabile, mentre il carbonio-14 è un isotopo radioattivo (radioisotopo).

L'uranio-235 e l'uranio-238 si trovano naturalmente nella crosta terrestre. Entrambi hanno lunghe emivite. L'uranio-234 si forma come prodotto di decadimento.

Parole correlate

Isotopo (sostantivo), Isotopico (aggettivo), Isotopicamente (avverbio), Isotopo (sostantivo)

Origine e storia delle parole isotopiche

Il termine "isotopo" fu introdotto dal chimico britannico Frederick Soddy nel 1913, come raccomandato da Margaret Todd. La parola significa "avere lo stesso posto" dalle parole greche iso "uguale" (iso-) + topos "posto." Gli isotopi occupano lo stesso posto nella tavola periodica anche se gli isotopi di un elemento hanno pesi atomici diversi.

Isotopi genitore e figlia

Quando i radioisotopi subiscono un decadimento radioattivo, l'isotopo iniziale può essere diverso dall'isotopo risultante. L'isotopo iniziale è chiamato isotopo genitore, mentre gli atomi prodotti dalla reazione sono chiamati isotopi figlia. Può derivare più di un tipo di isotopo figlia.

Ad esempio, quando l'U-238 decade in Th-234, l'atomo di uranio è l'isotopo principale, mentre l'atomo di torio è l'isotopo figlia.

Una nota sugli isotopi radioattivi stabili

Gli isotopi più stabili non subiscono il decadimento radioattivo, ma alcuni lo fanno. Se un isotopo subisce un decadimento radioattivo molto, molto lentamente, può essere definito stabile. Un esempio è il bismuto-209. Il bismuto-209 è un isotopo radioattivo stabile che subisce decadimento alfa, ma ha un'emivita di 1,9 x 10¹⁹ anni (che è oltre un miliardo di volte più lungo dell'età stimata dell'universo). Il tellurio-128 subisce un decadimento beta con un'emivita stimata in 7,7 x 10²⁴ anni.