Ogni elemento ha un numero univoco di protoni, indicato dal suo numero atomico e dalla sua posizione nella tavola periodica. Oltre ai protoni, i nuclei di tutti gli elementi, ad eccezione dell'idrogeno, contengono anche neutroni, che sono particelle elettricamente neutre con la stessa massa dei protoni. Il numero di protoni nel nucleo di un particolare elemento non cambia mai, altrimenti diventerebbe un elemento diverso. Il numero di neutroni può cambiare, tuttavia. Ogni variazione nel numero di neutroni nel nucleo di un particolare elemento è un diverso isotopo di quell'elemento.

Come indicare gli isotopi

La parola "isotopo" deriva dalle parole greche isos
(uguale) e topos
(luogo), che significano che gli isotopi di un elemento occupano lo stesso posto nella tavola periodica, anche se hanno diverse masse atomiche. A differenza del numero atomico, che è uguale al numero di protoni nel nucleo, la massa atomica è la massa di tutti i protoni e i neutroni.

Un modo per indicare un isotopo è scrivere il simbolo dell'elemento seguito da un numero che indica il numero totale di nucleoni nel suo nucleo. Ad esempio, un isotopo di carbonio ha 6 protoni e 6 neutroni nel suo nucleo, quindi puoi denotarlo come C-12. Un altro isotopo, C-14, ha due neutroni extra.

Un altro modo per indicare gli isotopi è con gli indici e gli apici prima del simbolo dell'elemento. Usando questo metodo, indicherai carbon-12 come ^{12 _{6C e carbon-14 come 14 6C. Il pedice è il numero atomico e l'apice è la massa atomica.}}

Massa atomica media

Ogni elemento presente in natura ha più forme di isotopi e gli scienziati sono riusciti a sintetizzarne molte altre nel laboratorio. In tutto, ci sono 275 isotopi degli elementi stabili e circa 800 isotopi radioattivi. Poiché ogni isotopo ha una massa atomica diversa, la massa atomica elencata per ciascun elemento nella tavola periodica è una media delle masse di tutti gli isotopi ponderata per la percentuale totale di ogni isotopo che si verifica in natura.

Per Ad esempio, nella sua forma più elementare, il nucleo di idrogeno è costituito da un singolo protone, ma ci sono due isotopi presenti in natura, deuterio ( ^{2 _{1H), che ha un protone e trizio ( 3 < sub> 1 H), che ha due. Poiché la forma che non contiene protoni è di gran lunga la più abbondante, la massa atomica media dell'idrogeno non è molto diversa da 1. È 1.008.}}

Isotopi e radioattività

Gli atomi sono più stabili quando il numero di protoni e neutroni nel nucleo è uguale. Aggiungere un neutrone in più spesso non altera questa stabilità, ma quando ne aggiungi due o più, l'energia di legame che mantiene uniti i nuclei potrebbe non essere abbastanza forte per trattenerli. Gli atomi eliminano i neutroni in più e con essi una certa quantità di energia. Questo processo è radioattivo.

Tutti gli elementi con numeri atomici superiori a 83 sono radioattivi a causa del gran numero di nucleoni nel loro nucleo. Quando un atomo perde un neutrone per tornare a una configurazione più stabile, le sue proprietà chimiche non cambiano. Tuttavia, alcuni degli elementi più pesanti possono perdere un protone per ottenere una configurazione più stabile. Questo processo è trasmutazione perché l'atomo si trasforma in un altro elemento quando perde un protone. Quando ciò accade, l'atomo che subisce il cambiamento è l'isotopo genitore, e quello lasciato dopo il decadimento radioattivo è l'isotopo della figlia. Un esempio di trasmutazione è il decadimento dell'uranio-238 nel torio-234.