Isotop

En isotop er en variant av et grunnstoff hvor antall nøytroner i kjernen varierer. Hvert atom har et atomnummer som sier hvor mange protoner atomkjernen inneholder, men antallet nøytroner i kjernen kan være forskjellig. For hver variasjon av et atom har vi en isotop.

For eksempel har hydrogen en proton og ingen nøytroner. Men hydrogen har også en isotop som vi kaller deutorium, som har en proton og en nøytron. Antallet protoner er det samme, men antallet nøytroner er forskjellig.

Isotoper er altså varianter av samme grunnstoff. Det betyr at noen av deres egenskaper er de samme, og ofte vil de inngå i de samme kjemiske forbindelser og reaksjoner. Men noen egenskaper er forskjellige. Flere eller færre nøytroner betyr en forskjell i vekt, og i mange tilfeller vil noen av et grunnstoffs isotoper være ustabile. De vil altså henfalle på et tidspunkt.

Isotop kommer fra gresk og betyr samme plass, hver isotop har samme plass i det periodiske system. Vi identifiserer isotoper ved hjelp av massenummeret, som vi skriver øverst til venstre for grunnstoffet.

Det øverste tallet foran grunnstoffet er det samlede antall nukleoner, altså både protoner og nøytroner. Det nederste er antall protoner, som alltid vil være det samme for alle isotopene i et grunnstoff.

Noen ganger, når det ikke er snakk om et reaksjonsskjema, bruker man også notasjonen: grunnstoff-massenummer. For eksempel karbon-14, som er karbonisotopen med massenummer 14. Her skriver man bare grunnstoffets fulle navn og dets massenummer etter, for å indikere hvilken isotop det er.

En viktig egenskap ved et grunnstoffs forskjellige isotoper er, som tidligere nevnt, at de i de fleste tilfeller kan inngå i de samme kjemiske forbindelser. Kjemiske forbindelser styres i høy grad av grunnstoffenes elektromagnetiske egenskaper, og fordi nøytroner ikke har noen ladning, påvirker de ikke elektromagnetiske reaksjoner.

Sagt på en annen måte, antallet av elektroner i et atom bestemmes av kjernens positive ladning, som bestemmes av antall protoner. Nøytroner gir ikke større eller mindre ladning, så de vil ikke påvirke elektroner. Og det er elektronene i atomer som skaper de kjemiske forbindelsene.

På grunn av deres vekt, vil isotoper med høyere antall nøytroner ofte reagere litt mer langsomt enn de lettere isotopene.

På den annen side er det viktige forskjeller hvis man ser på isotoper fra en fysisk synsvinkel. For en atomkjerne betyr en forskjell i antall nøytroner i de fleste tilfeller en forskjell i stabilitet. Det må være de riktige antall nøytroner, ellers vil kjernen henfalle.

Det skyldes at den sterke kjernekraften som holder kjerner sammen også har en motsatt effekt. Hvis kjerner blir for tunge og protoner og nøytroner blir presset for mye sammen, vil den sterke kjernekraften begynne å skyve dem fra hverandre. Denne ubalansen avhjelpes ved å sende ut energi i form av radioaktiv stråling.

Man bruker denne egenskapen, at forskjellige isotoper kan brukes i de samme kjemiske forbindelser, i en rekke teknologier og forsøk. Et eksempel er såkalt tungtvann. Tungtvann består av tyngre hydrogenisotoper forbundet med oksygen. Hydrogen har de to tunge isotopene deutorium (D) og tritium (T). Deutorium består av én proton og én nøytron, og trititum består av én proton og to nøytroner.

Tungtvann brukes blant annet i kjernereaktorer, hvor det bremser nøytroner fra kjernereaksjoner.

Forskjellige isotoper av et grunnstoff kan identifiseres ved hjelp av massespektrometri. Massespektrometri er en analysemetode som deler molekyler opp etter masse. Analysen foretas med et såkalt massespektrometer. Hvis man foretar massespektrometri på de samme molekylene og det er isotopforskjeller, vil man altså kunne se dem ved at molekyler med forbindelser til tyngre isotoper vil ha høyere masse. På den måten kan man identifisere isotoper.

Ved å tilføye radioaktive isotoper til molekyler i biologiske forbindelser, kan man gjøre det mulig å følge biologiske prosesser meget nøyaktig. Ved å måles på den radioaktive strålingen kan disse molekylene dermed bli lokalisert og identifisert, og man kan følge hvordan biologiske prosesser foregår. Dette har mange anvendelsesmuligheter, fra biologisk og kjemisk grunnforskning til livsviktige medisinske undersøkelser.

Isotoptabell

En isotoptabell er en utvidelse av det periodiske system hvor man viser alle de kjente isotopene av hvert grunnstoff. Ofte vil man også angi noen av de egenskapene som skiller isotopene. En isotoptabell kan også kalles et isotopkart eller et isotopskjema.

Isotoptabel. I tabellen har vi antall protoner (p) bortover og antall nøytroner (n) nedover. De kjente isotopene er skrevet inn med navnet på deres grunnstoff. Isotopene med blå bakgrunn er stabile, og isotopene med hvit bakgrunn er ustabile og altså radioaktive.

Isotoptabellen utvides hele tiden, etter hvert som man oppdager nye isotoper. Mange av de isotopene vi har i tabellen er laget i laboratorier og vil i langt de fleste tilfeller henfalle etter veldig kort tid.

Mange isotoptabeller vil også vise hvilken form for henfall ustabile isotoper har.