Изотопы

Изотопы — это два или более типов химических соединений или элементов, которые имеют одинаковый атомный номер и одинаковое положение в периодической таблице элементов. изотопы имеют разные массовые числа или числа нуклонов из-за разницы в количестве нейтронов в их ядрах. Однако все изотопы того или иного элемента имеют практически одинаковые химические свойства и разные атомные массы, а также физические свойства. Атомный номер — это количество протонов внутри ядра атома, а массовое число — это количество нуклонов внутри ядра атома. Таким образом, каждый изотоп определенного элемента имеет разное массовое число. Изотопы, изобары и изотоны — это три классификации элементов, сделанные на основе различных сходных характеристик.

Что такое изотопы?

The number of protons in an atom of a given element is constant, while the number of neutrons might vary. For example, all carbon atoms contain six protons, and the majority of them also have six neutrons. 

Однако некоторые атомы углерода имеют больше, чем обычные шесть нейтронов — семь или восемь в некоторых случаях. Изотопы — это несколько версий атомов одного и того же элемента с разным количеством нейтронов. Многие изотопы встречаются в природе. Наиболее стабильными и распространенными изотопами элемента часто являются один или два из них. Из-за одинакового числа протонов и электронов разные изотопы элемента обычно имеют одинаковые физические и химические характеристики.

Примеры изотопов

Давайте обсудим некоторые примеры изотопов важных элементов, таких как:

Изотопы водорода

Водород имеет три встречающихся в природе изотопа. Изотопы водорода: ₁ H ¹ протий, ₁ H ² дейтерий и ₁ H ³ тритий, как показано ниже:

Изотопы углерода

Углерод 12 и углерод 14 являются изотопами углерода, один с 6 нейтронами, а другой с 8 нейтронами (оба с 6 протонами). Углерод-12 — стабильный изотоп, а углерод-14 — радиоактивный изотоп (радиоизотоп).

Типы изотопов: стабильные изотопы, первичные изотопы и радиоактивные изотопы.

1. Стабильные изотопы: Стабильные изотопы — это изотопы с необычайно долгим периодом полураспада (период полураспада определяется как время, необходимое веществу для разложения и достижения концентрации или массы, составляющей половину или 50% от его начальной концентрации или массы) . Примерами стабильных изотопов являются углерод (углерод-12, углерод-13 и кислород (кислород-16, кислород-17 и кислород-18).
2. Первичные изотопы: изотопы с первичными ядрами. Нуклиды, которые существуют с момента создания нашей Солнечной системы, известны как первичные нуклиды. Всего на Земле существует 339 встречающихся в природе изотопов, 286 из которых являются изначальными изотопами.
3. Радиоактивные изотопы. Некоторые изотопы имеют чрезвычайно короткий период полураспада и быстро разлагаются, излучая при этом радиоактивные волны. Они известны как радиоактивные изотопы. К радиоактивным изотопам относятся тритий, углерод-14 и т. д.

Радиоактивные изотопы

Известно более 3000 радиоактивных изотопов. Они представляют собой нестабильную форму элемента. Они излучают различную степень радиации, что делает их ценными для биологических исследований, промышленности, сельского хозяйства, радиофармацевтики и промышленного использования.

В исследовательских реакторах и ускорителях искусственно и безопасно создаются радиоизотопы. Лечение радиоизотопами, которое безопасно и эффективно уничтожает злокачественные клетки, является одним из способов использования радиоизотопов для лечения рака и других хронических заболеваний. Другие приложения включают улучшение товаров медицинского назначения за счет устранения или нейтрализации токсинов, микроорганизмов и химических веществ, представляющих опасность.

Ниже приведены важные области применения радиоактивных изотопов:

1. Радиоактивное датирование: радиоуглеродное датирование, которое определяет возраст углеродсодержащих объектов, использует радиоактивный изотоп углерод-14. Поскольку период полураспада радиоактивных изотопов не зависит от внешних переменных, изотоп функционирует как внутренние часы.
2. Облучение продуктов питания: некоторые радиоактивные соединения производят излучение, которое может быть использовано для уничтожения микробов на ряде товаров, тем самым продлевая срок их хранения. Помидоры, грибы, ростки и ягоды облучаются излучением кобальта-60 или цезия-137.
3. Медицинские применения: радиоактивные изотопы имеют широкий спектр медицинских применений, включая диагностику и лечение болезней и болезней. Например, ³² P используется для выявления и лечения рака, особенно в глазах и коже, ⁵⁹ Fe для диагностики анемии, ⁶⁰ Co для гамма-облучения опухолей, ¹³¹ I для диагностики и лечения функции щитовидной железы и во многих других областях.
4. Другое применение: радиоактивные изотопы находят применение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, борьбе с вредителями, археологии и медицине.

Применение изотопов

Некоторые из важных применений или применений изотопов:

• Изотопы содержат определенные элементы с одинаковым атомным номером и определенными свойствами. В результате изотопы используются в химическом анализе элемента.
• Из-за простоты измерения изотопы часто используются для измерения скорости реакции или изменения концентрации реагентов и продуктов.
• Кроме того, они используются в аналитических процессах, таких как ядерный магнитный резонанс и масс-спектрометрия.

Подробнее: разница между изотопами и изобарами

Часто задаваемые вопросы об изотопах и изобарах

Вопрос 1: Дайте определение изотопам на примере.

Отвечать:

The number of protons in an atom of a given element is constant, while the number of neutrons might vary. For example, all carbon atoms contain six protons, and the majority of them also have six neutrons. 

Вопрос 2: Назовите изотопы водорода.

Отвечать:

Hydrogen has three naturally occurring Isotopes. Isotopes of Hydrogen are ₁H¹ Protium, ₁H² Deuterium, and ₁H³ Tritium

Вопрос 3: Различайте изотопы и изобары.

Отвечать:

Following are the differences between Isotopes and Isobars-

Isotopes	Isobars
Isotopes are atoms with the same number of protons but differ in numbers of neutrons.	Isobars are atoms of different chemical elements having equal values for atomic mass
Isotopes of an element have the same chemical properties	Isobars differ in their chemical properties
Isotopes occur in the same place in the periodic table.	Isobars occur at a different place in the periodic table.
Isotopes have different physical properties from each other	Isobars mostly have similar physical properties.
Similar arrangement and number of electrons	Arrangement of electrons are different.
They are atoms of the same element.	They are atoms of different elements.

Вопрос 4: Изотопы имеют одинаковые химические свойства, а изобары — разные. Почему?

Отвечать:

Isotopes of an element have the same number of electrons and protons but have the different numbers of neutrons. Since the chemical properties of elements depend upon the atomic number, isotopes of an element have simile chemical properties.

On the other hand, isobars have the different numbers of electrons, protons as well as neutrons. Thus, isobars have different chemical properties.

Вопрос 5: Каковы применения изотопов?

Отвечать:

• Isotopes provide particular elements with the same atomic number and particular properties. As a result, isotopes are employed in the element’s chemical analysis.
• Due to their ease of measurement, isotopes are frequently employed to gauge reaction rates or changes in the concentration of reactants and products.
• Additionally, they are employed in analytical processes like nuclear magnetic resonance and mass spectrometry.