Tutti gli elementi sono isotopi. Sebbene tutti gli atomi di un dato elemento abbiano lo stesso numero atomico (numero di protoni), il peso atomico (numero di protoni e neutroni insieme) varia. Il termine "isotopo" si riferisce a questa variazione di peso atomico: due atomi con lo stesso numero di protoni e un diverso numero di neutroni sono due isotopi dello stesso elemento.

Numero atomico

I protoni sono particelle caricate positivamente nel nucleo di un atomo. Un atomo, nel suo complesso, trasporta una carica neutra, quindi ogni protone caricato positivamente è bilanciato da una particella carica negativamente. Queste particelle negative - gli elettroni - orbitano fuori dal nucleo. La configurazione orbitale degli elettroni determina come un atomo reagirà e si legherà ad altri atomi, dando ad ogni elemento le sue caratteristiche chimiche e fisiche specifiche. Ogni elemento ha un numero atomico univoco stampato sopra l'abbreviazione chimica sulla tavola periodica.

Peso atomico

I neutroni sono particelle subatomiche che non hanno carica, quindi il numero di neutroni nel nucleo di un atomo non non influenzare il numero di elettroni o la loro configurazione orbitale. Due atomi con lo stesso numero di protoni e un diverso numero di neutroni avranno le stesse proprietà fisiche e chimiche ma diversi pesi atomici. Questi due atomi sono isotopi diversi dello stesso elemento. Ad esempio, l'isotopo più comune dell'idrogeno è H-1, nel senso che l'atomo ha un protone e nessun neutrone, ma esistono anche isotopi H-2 e H-3, rispettivamente con uno e due neutroni. La tavola periodica fornisce il peso atomico medio di un elemento al di sotto del simbolo chimico dell'elemento.

Isotopi radioattivi

Gli isotopi più pesanti di un atomo sono spesso instabili e si degradano in isotopi più leggeri nel tempo. Questo decadimento atomico rilascia energia sotto forma di radiazioni alfa, beta e gamma. L'idrogeno-3, ad esempio, è radioattivo e si decompone in idrogeno-2. Tutti gli elementi hanno isotopi radioattivi che decadono a velocità variabile. Il tasso di decadimento è misurato in emivite: la quantità di tempo impiegata per la metà degli isotopi radioattivi in ​​un campione di un determinato elemento per decadere in isotopi più leggeri. L'emivita dell'idrogeno-3 è di 12,32 anni.

Utilizza gli isotopi radioattivi

I ricercatori e i professionisti del settore medico fanno ampio uso di isotopi radioattivi. Misurando la quantità dell'isotopo radioattivo presente in natura carbonio-14, gli archeologi e i paleontologi possono determinare l'età approssimativa di un fossile o di un artefatto. I medici usano gli isotopi iodio-131 e bario-137 come traccianti radioattivi per rilevare problemi cardiaci, tumori cerebrali e altre anomalie, e cobalto-60 serve come fonte di radiazioni per arrestare lo sviluppo di tumori cancerosi.