Gli elementi sono differenziati in base al numero di protoni nel loro nucleo. L'idrogeno, ad esempio, ha un protone nel suo nucleo, mentre l'oro ha 79. I protoni hanno una carica positiva e pesano un'unità di massa atomica. I nuclei di solito contengono anche neutroni, che pesano all'incirca allo stesso modo dei protoni ma non hanno carica.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Due atomi che contengono lo stesso numero di protoni ma diversi numeri di neutroni sono isotopi dello stesso elemento. Le loro masse sono diverse, ma reagiscono allo stesso modo chimicamente.
Numero di massa atomica
Di solito agli isotopi non vengono dati nomi speciali, ad eccezione del deuterio e del trizio, che sono isotopi di idrogeno. Invece, gli isotopi sono semplicemente etichettati in base al loro numero di massa atomica. Questo numero si riferisce alla massa del nucleo dell'elemento. Poiché i protoni e i neutroni hanno all'incirca lo stesso peso, il numero di massa atomica è semplicemente la somma dei protoni e dei neutroni nel nucleo. Tutto il carbonio ha sei protoni, ma diversi isotopi hanno un numero diverso di neutroni. Il carbonio-12 è il più comune, con sei neutroni, ma anche il carbonio-13 e il carbonio-14 - rispettivamente con sette e otto neutroni - si verificano naturalmente.
Chimica
Le cariche positive e negative si attraggono. Perché un atomo o una molecola sia stabile, deve avere una carica netta pari a zero, il che significa che le cariche positive e negative si annullano a vicenda. Il numero di protoni caricati positivamente nel nucleo determina il numero di elettroni caricati negativamente che orbitano attorno al nucleo. Le reazioni chimiche sono guidate dall'interazione tra le cariche positive e negative - i protoni e gli elettroni - di diversi atomi. Poiché i neutroni non sono positivi o negativi, non influenzano le reazioni chimiche. In altre parole, diversi isotopi non si comportano in modo diverso durante le reazioni chimiche o durante la formazione di composti. Si distinguono solo per peso.
Massa isotopica media
La tabella periodica elenca le masse atomiche di ciascun elemento. Di solito, questo numero è un numero decimale anziché un numero intero. Ciò non accade perché un singolo atomo di idrogeno pesa 1.0079 unità di massa atomica - i neutroni e i protoni pesano ciascuno un'unità di massa atomica, quindi ogni dato atomo ha un valore in numero intero per la massa. Il numero elencato nella tavola periodica è una media ponderata degli isotopi naturali di un elemento. Quasi tutto l'idrogeno ha solo un protone e nessun neutrone, ma una piccola percentuale di idrogeno ha uno o due neutroni e si chiama deuterio o trizio. Questi isotopi più pesanti inclinano il peso medio leggermente più alto.
Stabilità ed occorrenza dell'isotopo
Alcune combinazioni di protoni e neutroni sono più o meno stabili di altre. In generale, la frequenza di un isotopo in natura è determinata dalla sua stabilità. Gli isotopi più stabili sono anche i più comuni. Alcuni isotopi sono instabili al punto da essere radioattivi, nel senso che decadono nel tempo in qualche altro elemento o isotopo e rilasciano radiazioni come sottoprodotto. Il carbonio-14 e il trizio, per esempio, sono entrambi radioattivi. Alcuni isotopi estremamente radioattivi non esistono in natura perché decadono troppo rapidamente, ma altri, come il carbonio-14, decadono lentamente e si verificano naturalmente.
