Ang mga isotopes ng parehong elemento ay may parehong numero. Ano ang isotopes

Kapag pinag-aaralan ang mga katangian ng mga radioactive na elemento, natuklasan na ang mga atomo na may iba't ibang masa ng nukleyar ay matatagpuan sa parehong elemento ng kemikal. Kasabay nito, mayroon silang parehong nuclear charge, iyon ay, hindi ito mga dumi ng mga third-party na sangkap, ngunit ang parehong sangkap.

Ano ang isotopes at bakit umiiral ang mga ito

Sa periodic system ni Mendeleev, parehong isang ibinigay na elemento at mga atom ng isang substance na may ibang masa ng nucleus ay sumasakop sa isang cell. Batay sa itaas, ang mga naturang uri ng parehong sangkap ay binigyan ng pangalang "isotopes" (mula sa Greek isos - pareho at topos - lugar). Kaya, isotopes- ito ay mga uri ng isang ibinigay na elemento ng kemikal, na naiiba sa masa ng atomic nuclei.

Ayon sa tinanggap na neutron roton model ng nucleus ipaliwanag ang pagkakaroon ng isotopes tulad ng sumusunod: ang nuclei ng ilang mga atomo ng bagay ay naglalaman ng ibang bilang ng mga neutron, ngunit ang parehong bilang ng mga proton. Sa katunayan, ang nuclear charge ng isotopes ng isang elemento ay pareho, samakatuwid, ang bilang ng mga proton sa nucleus ay pareho. Ang nuclei ay naiiba sa masa, ayon sa pagkakabanggit, naglalaman sila ng ibang bilang ng mga neutron.

Matatag at hindi matatag na isotopes

Isotopes ay alinman sa matatag o hindi matatag. Sa ngayon, mga 270 stable isotopes at higit sa 2000 unstable ang kilala. matatag na isotopes- Ito ay mga uri ng mga elemento ng kemikal na maaaring malayang umiral sa mahabang panahon.

Karamihan ng hindi matatag na isotopes ay nakuha sa artipisyal na paraan. Ang hindi matatag na isotopes ay radioactive, ang kanilang nuclei ay napapailalim sa proseso ng radioactive decay, iyon ay, kusang pagbabago sa ibang nuclei, na sinamahan ng paglabas ng mga particle at / o radiation. Halos lahat ng radioactive artificial isotopes ay may napakaikling kalahating buhay, na sinusukat sa mga segundo at kahit na mga fraction ng mga segundo.

Ilang isotopes ang maaaring taglayin ng isang nucleus

Ang nucleus ay hindi maaaring maglaman ng isang arbitrary na bilang ng mga neutron. Alinsunod dito, ang bilang ng mga isotopes ay limitado. Kahit na sa bilang ng mga proton elemento, ang bilang ng mga matatag na isotopes ay maaaring umabot sa sampu. Halimbawa, ang lata ay may 10 isotopes, ang xenon ay may 9, ang mercury ay may 7, at iba pa.

Yung mga elemento ang bilang ng mga proton ay kakaiba, ay maaari lamang magkaroon ng dalawang matatag na isotopes. Ang ilang mga elemento ay mayroon lamang isang matatag na isotope. Ito ay mga sangkap tulad ng ginto, aluminyo, posporus, sodium, mangganeso at iba pa. Ang ganitong mga pagkakaiba-iba sa bilang ng mga matatag na isotopes para sa iba't ibang elemento ay nauugnay sa isang kumplikadong pag-asa ng bilang ng mga proton at neutron sa nagbubuklod na enerhiya ng nucleus.

Halos lahat ng mga sangkap sa kalikasan ay umiiral bilang pinaghalong isotopes. Ang bilang ng mga isotopes sa komposisyon ng isang sangkap ay nakasalalay sa uri ng sangkap, atomic mass at ang bilang ng mga matatag na isotopes ng isang ibinigay na elemento ng kemikal.

Kapag pinag-aaralan ang mga katangian ng mga radioactive na elemento, natuklasan na ang mga atomo na may iba't ibang masa ng nukleyar ay matatagpuan sa parehong elemento ng kemikal. Kasabay nito, mayroon silang parehong nuclear charge, iyon ay, hindi ito mga dumi ng mga third-party na sangkap, ngunit ang parehong sangkap.

Ano ang isotopes at bakit umiiral ang mga ito

Sa periodic system ni Mendeleev, parehong isang ibinigay na elemento at mga atom ng isang substance na may ibang masa ng nucleus ay sumasakop sa isang cell. Batay sa itaas, ang mga naturang uri ng parehong sangkap ay binigyan ng pangalang "isotopes" (mula sa Greek isos - pareho at topos - lugar). Kaya, isotopes- ito ay mga uri ng isang partikular na elemento ng kemikal na naiiba sa masa ng atomic nuclei.

Ayon sa tinanggap na neutron-proton na modelo ng nucleus, ang pagkakaroon ng isotopes ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod: ang nuclei ng ilang mga atomo ng bagay ay naglalaman ng ibang bilang ng mga neutron, ngunit ang parehong bilang ng mga proton. Sa katunayan, ang nuclear charge ng isotopes ng isang elemento ay pareho, samakatuwid, ang bilang ng mga proton sa nucleus ay pareho. Ang nuclei ay naiiba sa masa, ayon sa pagkakabanggit, naglalaman sila ng ibang bilang ng mga neutron.

Matatag at hindi matatag na isotopes

Isotopes ay alinman sa matatag o hindi matatag. Sa ngayon, mga 270 stable isotopes at higit sa 2000 unstable ang kilala. matatag na isotopes- Ito ay mga uri ng mga elemento ng kemikal na maaaring malayang umiral sa mahabang panahon.

Karamihan ng hindi matatag na isotopes ay nakuha sa artipisyal na paraan. Ang hindi matatag na isotopes ay radioactive, ang kanilang nuclei ay napapailalim sa proseso ng radioactive decay, iyon ay, kusang pagbabago sa ibang nuclei, na sinamahan ng paglabas ng mga particle at / o radiation. Halos lahat ng radioactive artificial isotopes ay may napakaikling kalahating buhay, na sinusukat sa mga segundo at kahit na mga fraction ng mga segundo.

Ilang isotopes ang maaaring taglayin ng isang nucleus

Ang nucleus ay hindi maaaring maglaman ng isang arbitrary na bilang ng mga neutron. Alinsunod dito, ang bilang ng mga isotopes ay limitado. Kahit na sa bilang ng mga proton elemento, ang bilang ng mga matatag na isotopes ay maaaring umabot sa sampu. Halimbawa, ang lata ay may 10 isotopes, ang xenon ay may 9, ang mercury ay may 7, at iba pa.

Yung mga elemento ang bilang ng mga proton ay kakaiba, ay maaari lamang magkaroon ng dalawang matatag na isotopes. Ang ilang mga elemento ay mayroon lamang isang matatag na isotope. Ito ay mga sangkap tulad ng ginto, aluminyo, posporus, sodium, mangganeso at iba pa. Ang ganitong mga pagkakaiba-iba sa bilang ng mga matatag na isotopes para sa iba't ibang elemento ay nauugnay sa isang kumplikadong pag-asa ng bilang ng mga proton at neutron sa nagbubuklod na enerhiya ng nucleus.

Halos lahat ng mga sangkap sa kalikasan ay umiiral bilang pinaghalong isotopes. Ang bilang ng mga isotopes sa komposisyon ng isang sangkap ay nakasalalay sa uri ng sangkap, atomic mass at ang bilang ng mga matatag na isotopes ng isang ibinigay na elemento ng kemikal.

Ulitin ang mga pangunahing probisyon ng paksang "Mga pangunahing konsepto ng kimika" at lutasin ang mga iminungkahing gawain. Gamitin ang ##6-17.

Pangunahing puntos

1. sangkap(simple at kumplikado) ay anumang kumbinasyon ng mga atomo at molekula na nasa isang tiyak na estado ng pagsasama-sama.

Ang pagbabagong-anyo ng mga sangkap, na sinamahan ng pagbabago sa kanilang komposisyon at (o) istraktura, ay tinatawag mga reaksiyong kemikal .

2. Mga istrukturang yunit mga sangkap:

· Atom- ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang kemikal na elemento at isang simpleng substance, na mayroong lahat ng mga kemikal na katangian nito at higit na hindi nahahati sa pisikal at kemikal.

· Molecule- ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang substance na mayroong lahat ng mga kemikal na katangian nito, pisikal na hindi mahahati, ngunit nahahati sa kemikal.

3. Elemento ng kemikal Isang uri ng atom na may tiyak na nuclear charge.

4. Tambalan atom :

5. Tambalan atomic nucleus :

Ang nucleus ay binubuo ng elementarya na mga particle ( mga nucleon) –

mga proton(1 1 p ) at mga neutron(10n).

· Dahil Halos lahat ng masa ng isang atom ay puro sa nucleus m p ≈ m n≈ 1 amu, pagkatapos bilugan na halagaIsang rng isang kemikal na elemento ay katumbas ng kabuuang bilang ng mga nucleon sa nucleus.

7. isotopes- isang iba't ibang mga atom ng parehong elemento ng kemikal, na naiiba sa bawat isa lamang sa kanilang masa.

· Pagtatalaga ng isotopes: sa kaliwa ng simbolo ng elemento ay nagpapahiwatig ng mass number (itaas) at ang serial number ng elemento (ibaba)

Bakit may iba't ibang masa ang isotopes?

Gawain: Tukuyin ang atomic composition ng chlorine isotopes: 35 17Clat 37 17Cl?

Ang mga isotopes ay may iba't ibang masa dahil sa iba't ibang bilang ng mga neutron sa kanilang nuclei.

8. Sa kalikasan, umiiral ang mga kemikal na elemento bilang mga pinaghalong isotopes.

Ang isotopic na komposisyon ng parehong elemento ng kemikal ay ipinahayag sa mga tuntunin ng mga atomic fraction(ω sa.), na nagpapahiwatig kung anong bahagi ang bilang ng mga atom ng isang ibinigay na isotope mula sa kabuuang bilang ng mga atom ng lahat ng isotopes ng isang partikular na elemento, na kinuha bilang isa o 100%.

Halimbawa:

ω sa (35 17 Cl) = 0.754

ω sa (37 17 Cl) = 0.246

9. Ang periodic table ay nagpapakita ng mga average na halaga ng mga kamag-anak na atomic na masa ng mga elemento ng kemikal, na isinasaalang-alang ang kanilang isotopic na komposisyon. Samakatuwid A r na ipinahiwatig sa talahanayan ay fractional.

Isang rikasal= ω sa.(1) ∙ Ar (1) + … + ω sa.(n ) ∙ Ar ( n )

Halimbawa:

Isang rikasal(Cl) \u003d 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 \u003d 35.453

10. Gawain upang malutas:

No. 1. Tukuyin ang relatibong atomic mass ng boron kung alam na ang mole fraction ng 10 B isotope ay 19.6%, at ang 11 B isotope ay 80.4%.

11. Ang masa ng mga atomo at molekula ay napakaliit. Sa kasalukuyan, isang pinag-isang sistema ng pagsukat ang pinagtibay sa pisika at kimika.

1 amu =m(a.m.u.) = 1/12 m(12C) = 1.66057 ∙ 10 -27 kg \u003d 1.66057 ∙ 10 -24 g.

Ganap na masa ng ilang mga atomo:

m( C) \u003d 1.99268 ∙ 10 -23 g

m( H) \u003d 1.67375 ∙ 10 -24 g

m( O) \u003d 2.656812 ∙ 10 -23 g

Isang r- nagpapakita kung gaano karaming beses ang isang ibinigay na atom ay mas mabigat kaysa sa 1/12 ng isang 12 C atom. Ginoo∙ 1.66 ∙ 10 -27 kg

13. Ang bilang ng mga atomo at molekula sa mga ordinaryong sample ng mga sangkap ay napakalaki, samakatuwid, kapag nailalarawan ang dami ng isang sangkap, ginagamit ang isang yunit ng pagsukat -nunal .

· nunal (ν)- isang yunit ng dami ng isang substance na naglalaman ng kasing dami ng mga particle (molecules, atoms, ions, electron) na kasing dami ng atoms sa 12 g ng isotope 12 C

Mass ng 1 atom 12 C ay 12 amu, kaya ang bilang ng mga atomo sa 12 g ng isotope 12 C katumbas ng:

N A= 12 g / 12 ∙ 1.66057 ∙ 10 -24 g = 6.0221 ∙ 10 23

· Pisikal na bilang N A tinawag pare-pareho ang Avogadro (Avogadro's number) at may sukat [ N A ] = mol -1 .

14. Mga pangunahing formula:

M = Ginoo = ρ ∙ Vm(ρ – density; V m – volume sa n.c.)

Mga gawain para sa malayang solusyon

No. 1. Kalkulahin ang bilang ng mga nitrogen atoms sa 100 g ng ammonium carbonate na naglalaman ng 10% non-nitrogen impurities.

No. 2. Sa ilalim ng normal na kondisyon, 12 litro ng halo ng gas na binubuo ng ammonia at carbon dioxide ay may masa na 18 g. Ilang litro ng bawat isa sa mga gas ang nilalaman ng halo?

No. 3. Sa ilalim ng pagkilos ng labis na hydrochloric acid sa 8.24 g ng isang halo ng manganese oxide (IV) na may hindi kilalang oxide MO 2 na hindi tumutugon sa hydrochloric acid, 1.344 l ng gas sa n.o. Sa isa pang eksperimento, natagpuan na ang molar ratio ng manganese oxide (IV) sa hindi kilalang oksido ay 3:1. Itakda ang formula para sa hindi kilalang oksido at kalkulahin ang mass fraction nito sa pinaghalong.

· Half-life · Mass number · Nuclear chain reaction

Terminolohiya

Kasaysayan ng pagtuklas ng isotopes

Ang unang katibayan na ang mga sangkap na may parehong kemikal na pag-uugali ay maaaring magkaroon ng iba't ibang pisikal na katangian ay nagmula sa pag-aaral ng radioactive transformations ng mga atomo ng mabibigat na elemento. Noong 1906-07, naging malinaw na ang produkto ng radioactive decay ng uranium - ionium at ang produkto ng radioactive decay ng thorium - radiothorium, ay may parehong mga katangian ng kemikal tulad ng thorium, ngunit naiiba mula dito sa atomic mass at mga katangian ng radioactive pagkabulok. Nang maglaon ay natagpuan na ang lahat ng tatlong mga produkto ay may parehong optical at X-ray spectra. Ang ganitong mga sangkap, magkapareho sa mga katangian ng kemikal, ngunit naiiba sa masa ng mga atomo at ilang pisikal na katangian, sa mungkahi ng siyentipikong Ingles na si F. Soddy, ay nagsimulang tawaging isotopes.

Isotopes sa kalikasan

Ito ay pinaniniwalaan na ang isotopic na komposisyon ng mga elemento sa Earth ay pareho sa lahat ng mga materyales. Ang ilang mga pisikal na proseso sa kalikasan ay humantong sa isang paglabag sa isotopic na komposisyon ng mga elemento (natural fractionation isotopes na katangian ng mga light elements, pati na rin ang isotopic shifts sa panahon ng pagkabulok ng natural na pangmatagalang isotopes). Ang unti-unting akumulasyon sa mga mineral ng nuclei - ang mga produkto ng pagkabulok ng ilang mga pangmatagalang nuclides ay ginagamit sa nuclear geochronology.

Ang paggamit ng isotopes ng mga tao

Sa mga teknolohikal na aktibidad, natutunan ng mga tao na baguhin ang isotopic na komposisyon ng mga elemento upang makakuha ng anumang partikular na katangian ng mga materyales. Halimbawa, ang 235 U ay may kakayahang magsagawa ng thermal neutron fission chain reaction at maaaring gamitin bilang panggatong para sa mga nuclear reactor o nuclear weapons. Gayunpaman, ang natural na uranium ay naglalaman lamang ng 0.72% ng nuclide na ito, habang ang isang chain reaction ay praktikal na magagawa lamang kung ang 235 U na nilalaman ay hindi bababa sa 3%. Dahil sa pagiging malapit ng mga katangian ng physicochemical ng mga isotopes ng mabibigat na elemento, ang pamamaraan para sa pagpapayaman ng isotope ng uranium ay isang lubhang kumplikadong teknolohikal na gawain, na magagamit lamang sa isang dosenang estado sa mundo. Sa maraming sangay ng agham at teknolohiya (halimbawa, sa radioimmunoassay), ginagamit ang mga isotope label.

Tingnan din

• Isotope geochemistry

Hindi matatag (mas mababa sa isang araw): 8 C: Carbon-8, 9 C: Carbon-9, 10 C: Carbon-10, 11 C: Carbon-11

Matatag: 12 C: Carbon-12, 13 C: Carbon-13

10-10,000 taon: 14 C: Carbon-14

Hindi matatag (mas mababa sa isang araw): 15 C: Carbon-15, 16 C: Carbon-16, 17 C: Carbon-17, 18 C: Carbon-18, 19 C: Carbon-19, 20 C: Carbon-20, 21 C: Carbon-21, 22 C: Carbon-22

Pag-aaral sa phenomenon ng radioactivity, ang mga siyentipiko sa unang dekada ng XX century. natuklasan ang isang malaking bilang ng mga radioactive substance - humigit-kumulang 40. Mayroong higit na marami sa kanila kaysa sa mga libreng lugar sa periodic table ng mga elemento sa pagitan ng bismuth at uranium. Ang likas na katangian ng mga sangkap na ito ay naging kontrobersyal. Itinuring ng ilang mga mananaliksik na sila ay mga independiyenteng elemento ng kemikal, ngunit sa kasong ito ang tanong ng kanilang pagkakalagay sa periodic table ay naging hindi malulutas. Ang iba sa pangkalahatan ay tinanggihan sila ng karapatang tawaging mga elemento sa klasikal na kahulugan. Noong 1902, tinawag ng English physicist na si D. Martin ang mga naturang substance na radioelements. Habang sila ay pinag-aralan, lumabas na ang ilang mga radioelement ay may eksaktong parehong mga katangian ng kemikal, ngunit naiiba sa atomic na masa. Ang pangyayaring ito ay sumasalungat sa mga pangunahing probisyon ng pana-panahong batas. Ang Ingles na siyentipiko na si F. Soddy ay nalutas ang kontradiksyon. Noong 1913, tinawag niya ang chemically similar radioelements isotopes (mula sa mga salitang Griyego na nangangahulugang "pareho" at "lugar"), ibig sabihin, sumasakop sa parehong lugar sa periodic system. Ang mga radioelement ay naging isotopes ng mga natural na radioactive na elemento. Ang lahat ng mga ito ay pinagsama sa tatlong radioactive na pamilya, ang mga ninuno nito ay ang isotopes ng thorium at uranium.

Isotopes ng oxygen. Isobars ng potassium at argon (isobars ay mga atomo ng iba't ibang elemento na may parehong mass number).

Bilang ng mga stable na isotopes para sa pantay at kakaibang elemento.

Sa lalong madaling panahon naging malinaw na ang iba pang matatag na elemento ng kemikal ay mayroon ding mga isotopes. Ang pangunahing merito sa kanilang pagtuklas ay pag-aari ng English physicist na si F. Aston. Natuklasan niya ang mga matatag na isotopes sa maraming elemento.

Mula sa isang modernong punto ng view, ang mga isotopes ay mga uri ng mga atomo ng isang elemento ng kemikal: mayroon silang iba't ibang masa ng atom, ngunit ang parehong nuclear charge.

Ang kanilang nuclei ay naglalaman ng parehong bilang ng mga proton, ngunit ibang bilang ng mga neutron. Halimbawa, ang mga natural na isotopes ng oxygen na may Z = 8 ay naglalaman ng 8, 9, at 10 neutron sa kanilang nuclei, ayon sa pagkakabanggit. Ang kabuuan ng mga bilang ng mga proton at neutron sa nucleus ng isang isotope ay tinatawag na mass number A. Samakatuwid, ang mga mass number ng ipinahiwatig na oxygen isotopes ay 16, 17 at 18. Ang sumusunod na pagtatalaga ng isotopes ay tinatanggap na ngayon: ang Z ang halaga ay ibinibigay sa kaliwang ibaba ng simbolo ng elemento, ang halaga ng A ay ibinibigay sa kaliwang itaas. Halimbawa: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.

Matapos ang pagtuklas ng phenomenon ng artificial radioactivity, humigit-kumulang 1800 artificial radioactive isotopes ang nakuha gamit ang nuclear reactions para sa mga elementong may Z mula 1 hanggang 110. Ang karamihan sa mga artipisyal na radioisotopes ay may napakaikling kalahating buhay, na sinusukat sa mga segundo at fraction ng mga segundo; iilan lamang ang may medyo mahabang buhay (halimbawa, 10 Be - 2.7 10 6 na taon, 26 Al - 8 10 5 taon, atbp.).

Ang mga matatag na elemento ay nasa kalikasan na may humigit-kumulang 280 isotopes. Gayunpaman, ang ilan sa kanila ay naging bahagyang radioactive, na may malaking kalahating buhay (halimbawa, 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). Ang buhay ng mga isotopes na ito ay napakatagal na maaari silang ituring na matatag.

Marami pa ring problema sa mundo ng mga matatag na isotopes. Kaya, hindi malinaw kung bakit ang kanilang bilang sa iba't ibang elemento ay nag-iiba-iba. Humigit-kumulang 25% ng mga stable na elemento (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) ay nasa isang uri ng atom lamang ang kalikasan. Ito ang mga tinatawag na solong elemento. Kapansin-pansin, lahat ng mga ito (maliban sa Be) ay may mga kakaibang halaga ng Z. Sa pangkalahatan, para sa mga kakaibang elemento, ang bilang ng mga matatag na isotopes ay hindi lalampas sa dalawa. Sa kabaligtaran, ang ilang mga elemento na may kahit Z ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga isotopes (halimbawa, ang Xe ay may 9, Sn - 10 na matatag na isotopes).

Ang hanay ng mga matatag na isotopes ng isang partikular na elemento ay tinatawag na kalawakan. Ang kanilang nilalaman sa kalawakan ay madalas na nagbabago nang malaki. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang kasaganaan ng mga isotopes na may mass number na mga multiple ng apat (12 C, 16 O, 20 Ca, atbp.) ay ang pinakamataas, bagama't may mga pagbubukod sa panuntunang ito.

Ang pagtuklas ng mga matatag na isotopes ay naging posible upang malutas ang pangmatagalang misteryo ng mga masa ng atom - ang kanilang paglihis mula sa mga integer, dahil sa iba't ibang porsyento ng mga matatag na isotopes ng mga elemento sa kalawakan.

Sa nuclear physics, ang konsepto ng "isobars" ay kilala. Ang mga isobar ay tinatawag na isotopes ng iba't ibang elemento (i.e., na may iba't ibang mga halaga ng Z) na may parehong mga numero ng masa. Ang pag-aaral ng mga isobar ay nag-ambag sa pagtatatag ng maraming mahahalagang regularidad sa pag-uugali at katangian ng atomic nuclei. Ang isa sa mga regularidad na ito ay ipinahayag sa pamamagitan ng panuntunang binuo ng Soviet chemist na si S. A. Shchukarev at ng Yemenite physicist na si I. Mattauch. Sinasabi nito: kung ang dalawang isobar ay naiiba sa mga halaga ng Z sa pamamagitan ng 1, kung gayon ang isa sa mga ito ay kinakailangang maging radioactive. Ang isang klasikong halimbawa ng isang pares ng isobars ay 40 18 Ar - 40 19 K. Sa loob nito, ang potassium isotope ay radioactive. Ang panuntunang Shchukarev-Mattauch ay naging posible na ipaliwanag kung bakit ang mga elementong technetium (Z = 43) at promethium (Z = 61) ay walang matatag na isotopes. Dahil mayroon silang kakaibang mga halaga ng Z, higit sa dalawang matatag na isotopes ang hindi inaasahan para sa kanila. Ngunit ang mga isobar ng technetium at promethium, ayon sa pagkakabanggit, ang mga isotopes ng molybdenum (Z = 42) at ruthenium (Z = 44), neodymium (Z = 60) at samarium (Z = 62), ay kinakatawan sa kalikasan ng matatag na uri ng mga atomo sa isang malawak na hanay ng mga numero ng masa. Kaya, ang mga pisikal na batas ay nagpapataw ng pagbabawal sa pagkakaroon ng mga matatag na isotopes ng technetium at promethium. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga elementong ito ay hindi aktwal na umiiral sa kalikasan at kinailangan silang i-synthesize nang artipisyal.

Matagal nang sinusubukan ng mga siyentipiko na bumuo ng isang periodic system ng isotopes. Siyempre, ito ay batay sa iba pang mga prinsipyo kaysa sa batayan ng pana-panahong sistema ng mga elemento. Ngunit ang mga pagtatangka na ito ay hindi pa humantong sa kasiya-siyang resulta. Totoo, pinatunayan ng mga pisiko na ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga shell ng proton at neutron sa atomic nuclei ay sa prinsipyo ay katulad ng pagbuo ng mga shell ng elektron at mga subshell sa mga atomo (tingnan ang Atom).

Ang mga electron shell ng isotopes ng isang naibigay na elemento ay binuo sa eksaktong parehong paraan. Samakatuwid, ang kanilang mga kemikal at pisikal na katangian ay halos magkapareho. Tanging ang mga isotopes ng hydrogen (protium at deuterium) at ang kanilang mga compound ay nagpapakita ng kapansin-pansing pagkakaiba sa mga katangian. Halimbawa, ang mabigat na tubig (D 2 O) ay nagyeyelo sa +3.8, kumukulo sa 101.4 ° C, may density na 1.1059 g / cm 3, hindi sumusuporta sa buhay ng mga organismo ng hayop at halaman. Sa panahon ng electrolysis ng tubig sa hydrogen at oxygen, ang mga molekula ng H 2 0 ay kadalasang nabubulok, habang ang mga molekula ng mabibigat na tubig ay nananatili sa electrolyzer.

Ang paghihiwalay ng mga isotopes ng iba pang mga elemento ay isang napakahirap na gawain. Gayunpaman, sa maraming mga kaso, ang mga isotopes ng mga indibidwal na elemento na may makabuluhang binagong nilalaman kumpara sa natural na kasaganaan ay kinakailangan. Halimbawa, kapag nilulutas ang problema ng atomic energy, naging kinakailangan upang paghiwalayin ang isotopes 235 U at 238 U. Para sa layuning ito, ang pamamaraan ng mass spectrometry ay unang inilapat, sa tulong kung saan nakuha ang mga unang kilo ng uranium-235. noong 1944 sa USA. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay naging masyadong mahal at napalitan ng gaseous diffusion method, na gumamit ng UF 6 . Ngayon ay may ilang mga paraan para sa paghihiwalay ng mga isotopes, ngunit lahat ng mga ito ay medyo kumplikado at mahal. Gayunpaman, ang problema ng "paghihiwalay ng hindi mapaghihiwalay" ay matagumpay na nalutas.

Isang bagong pang-agham na disiplina ang lumitaw - ang kimika ng isotopes. Pinag-aaralan nito ang pag-uugali ng iba't ibang isotopes ng mga elemento ng kemikal sa mga reaksiyong kemikal at proseso ng pagpapalitan ng isotope. Bilang resulta ng mga prosesong ito, ang isotopes ng isang naibigay na elemento ay muling ipinamamahagi sa pagitan ng mga tumutugon na sangkap. Narito ang pinakasimpleng halimbawa: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (pinapalitan ng molekula ng tubig ang protium atom para sa deuterium atom). Ang geochemistry ng isotopes ay umuunlad din. Sinisiyasat nito ang mga pagbabago sa isotopic na komposisyon ng iba't ibang elemento sa crust ng lupa.

Ang tinatawag na may label na mga atom, artipisyal na radioactive isotopes ng mga stable na elemento o stable isotopes, ay nakakahanap ng pinakamalawak na aplikasyon. Sa tulong ng mga tagapagpahiwatig ng isotope - may label na mga atomo - pinag-aaralan nila ang mga paraan ng paggalaw ng mga elemento sa walang buhay at buhay na kalikasan, ang likas na katangian ng pamamahagi ng mga sangkap at elemento sa iba't ibang mga bagay. Ang isotopes ay ginagamit sa teknolohiyang nuklear: bilang mga materyales para sa pagtatayo ng mga nukleyar na reaktor; bilang isang nuclear fuel (isotopes ng thorium, uranium, plutonium); sa thermonuclear fusion (deuterium, 6 Li, 3 He). Ang mga radioactive isotopes ay malawak ding ginagamit bilang mga mapagkukunan ng radiation.