Isotoper

Innholdsfortegnelse

Hva er isotoper?
Skrivemåte for isotoper (nukleontall og atomnummer)
Slik finner du antallet af protoner, elektroner og nøytroner i et atom
Eksempel på isotoper
Fra et kjemisk perspektiv har isotoper nesten identiske egenskaper
Fra et fysisk perspektiv har isotoper forskjellige egenskaper

Hva er isotoper?

Isotoper er atomer som har lige mange protoner i kjernen, men et ulikt antall nøytroner. Man kan altså si at isotoper er forskjellige utgaver av det samme grunnstoffet.

Alle isotoper av et grunnstoff befinner seg på samme plass i det periodiske systemet.

Skrivemåte for isotoper (nukleontall og atomnummer)

Når vi skal skrive ned eller omtale en spesifikk isotop, bruker vi som regel den vanlige notasjonen for en atomkjerne:

$\Large ^{\text{A}}_{\text{Z}}\text{X} \, \text{---} ^{\text{Nukleontall}}_{\text{Atomnummer }}\text{Symbol}$

Hvor

nukleontallet = protoner + nøytroner. Av og til kaller vi også dette tallet for masstallet.
atomnummeret = antall protoner i kjernen.
symbolet er atomsymbolet, som vi blant annet finner i det periodiske systemet.

Alternativt kan vi beskrive isotoper uten bruk av kjemisk formel som:

Grunnstoff-nukleontall

Følgende måter er altså beskrivelser av samme isotop:

$\large ^{\text{14}}_{\text{6}}\text{\,C}$
Carbon-14
Kulstof-14
C-14

Dessuten har noen få vanlig kjente isotoper fått spesielle navn. Det er for eksempel proterium $\large ^{\text{1}}_{\text{1}}\text{\,H}$ , deuterium $\large ^{\text{2}}_{\text{1}}\text{\,H}$ og tritium $\large ^{\text{3}}_{\text{1}}\text{\,H}$ , som er isotoper av hydrogen.

Slik finner du antallet af protoner, elektroner og nøytroner i et atom

Protoner er lik atomnummeret.
Elektroner er lik antallet av protoner, og dermed atomnummeret.
Antall nøytroner = nukleontall - atomnummer.

Eksempel på isotoper

Som eksempel ser vi her tre karbon-isotoper, som alle har 6 protoner, og 6 elektroner:

Det er C-12 isotopen som er den klart mest normale, siden den utgjør omtrent 98,9% av alle C-atomer i verden. C-13 isotopen er den nest mest normale, siden den utgjør omtrent 1,1% av alle C-atomer i verden. C-14 isotopen eksisterer riktignok, men den utgjør kun en forsvinnende liten del av alle C-atomer i verden.

Fra et kjemisk perspektiv har isotoper nesten identiske egenskaper

Et grunnstoffs isotoper har samme antall protoner, men forskjellig antall nøytroner. Siden de kjemiske egenskapene primært bestemmes av antallet av elektroner, som er identisk med antallet av protoner i kjernen, vil isotoper av et grunnstoff generelt ha nesten identiske kjemiske egenskaper.

Fra et fysisk perspektiv har isotoper forskjellige egenskaper

På den andre siden, hvis man ser på isotoper fra et fysisk synspunkt, er det viktige forskjeller. Antallet av nøytroner i kjernen påvirker isotopers fysiske egenskaper som masse, stabilitet og radioaktivitet. For eksempel kan noen isotoper være radioaktive, mens andre er stabile. Disse fysiske forskjellene har stor betydning i mange områder, fra atomkraft til medisinsk bildediagnostikk og radiometrisk datering.

Eksempel: MR-skanning og karbon-13 atomer

Kroppen din inneholder veldig mange karbonatomer. Omtrent 98,9% av disse karbonatomene er C-12, mens omtrent 1,1% er C-13. Man kan undersøke kroppen ved hjelp av en såkalt MR-skanning. Det viser seg at en MR-skanner ikke er i stand til å observere de normale C-12 atomene - til gjengjeld kan den godt observere de mer sjeldne C-13 atomene. Det vil si, hvis du får utført en MR-skanning, så viser skanningen faktisk bare omtrent 1,1% av alle dine karbonatomer (C-13 atomene). Det viser seg dog at selv med bare 1,1% av karbonatomene, kan MR-skanningen godt avsløre mange skader eller sykdommer likevel.

Eksempel: Datering ved karbon-14-metoden

Selv om C-14 isotopen er svært sjelden, er den faktisk forutsetningen for den såkalte karbon-14 metoden. Hvis man finner noe gammelt organisk materiale, vil det inneholde forsvinnende få C-14 atomer. Men C-14 er radioaktivt og vil derfor henfalle med en kjent halveringstid. Ved å bestemme hvor lite C-14 atomer som er igjen, kan man faktisk gjøre en relativt nøyaktig datering av flere tusen år gammelt organisk materiale. Osebergskipet, er et eksempel på gammelt organisk materiale som man har kunnet datere ved hjelp av karbon-14 metoden.

...