Isotopo
Gli atomi di un elemento chimico possono esistere in diversi tipi. Questi sono chiamati isotopi. Hanno lo stesso numero di protoni (ed elettroni), ma un numero diverso di neutroni. I diversi isotopi dello stesso elemento hanno masse diverse. Massa è la parola che indica quanta sostanza (o materia) ha qualcosa. Le cose con masse diverse hanno pesi diversi. Poiché isotopi diversi hanno un numero diverso di neutroni, non tutti hanno lo stesso peso o la stessa massa.
I diversi isotopi dello stesso elemento hanno lo stesso numero atomico. Hanno lo stesso numero di protoni. Il numero atomico è deciso dal numero di protoni. Gli isotopi hanno però numeri di massa diversi, perché hanno numeri di neutroni diversi.
La parola isotopo, che significa nello stesso punto, deriva dal fatto che gli isotopi si trovano nello stesso punto della tavola periodica.
In un atomo neutro, il numero di elettroni è uguale al numero di protoni. Anche gli isotopi dello stesso elemento hanno lo stesso numero di elettroni e la struttura elettronica. Poiché il modo in cui un atomo agisce è deciso dalla sua struttura elettronica, gli isotopi sono quasi gli stessi chimicamente, ma diversi fisicamente dai loro atomi originali.
Gli isotopi più pesanti reagiscono chimicamente più lentamente degli isotopi più leggeri dello stesso elemento. Questo "effetto massa" è più grande per il prozio (1H) e il deuterio (2H), perché il deuterio ha una massa doppia rispetto al prozio. Per gli elementi più pesanti, il rapporto di peso atomico relativo tra gli isotopi è molto inferiore, e l'effetto massa è di solito piccolo.
Isotopi di idrogeno
Stabilità
I nuclei atomici sono protoni e neutroni tenuti insieme dalla forza nucleare.Poiché i protoni sono caricati positivamente, si respingono l'un l'altro. I neutroni, che sono neutri, stabilizzano il nucleo. Poiché sono nel nucleo, i protoni sono leggermente allontanati. Questo riduce la repulsione elettrostatica tra i protoni. Essi esercitano ancora la forza nucleare attrattiva l'uno sull'altro e sui protoni. Uno o più neutroni sono necessari affinché due o più protoni si leghino in un nucleo. Con l'aumentare del numero di protoni, aumenta anche il numero di neutroni necessari per avere un nucleo stabile.
In natura alcuni elementi hanno un solo isotopo. Ad esempio, il fluoro 19 (19F) è l'unico isotopo stabile, di diversi, del fluoro. Altri elementi hanno molti isotopi. Per esempio, lo xeno ha 9 isotopi. Degli 81 elementi con un isotopo stabile, il numero maggiore di isotopi stabili per ogni elemento è dieci (per l'elemento stagno).
Alcuni isotopi sono radioattivi. Questi sono chiamati isotopi radioattivi. Altri non sono radioattivi. Questi sono chiamati isotopi stabili.
L'idrogeno ha tre isotopi comuni. L'isotopo più comune dell'idrogeno è chiamato prozio (1H). Un atomo di idrogeno con un neutrone extra (massa atomica di 2) è chiamato deuterio (2H). L'idrogeno con un protone e due neutroni (massa atomica di 3) è chiamato trizio (3H). Il prozio e il deuterio sono isotopi stabili, mentre il trizio è un isotopo radioattivo.
Gli elementi più pesanti della tavola periodica sono tutti radioattivi. Tutti gli isotopi di radon, torio e uranio sono radioattivi, poiché sono molto pesanti. Questo perché le forze nucleari all'interno del nucleo dell'atomo hanno difficoltà a tenere insieme tutte le particelle con così tanti protoni e neutroni all'interno.
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- Elettrochimica degli isotopi
Domande e risposte
D: Cosa sono gli isotopi?
R: Gli isotopi sono diversi tipi di atomi di un elemento chimico che hanno un comportamento molto simile, ma pesano quantità diverse.
D: In che modo gli isotopi differiscono tra loro?
R: Gli atomi dello stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni, ma i diversi isotopi hanno un numero diverso di neutroni. Di conseguenza, hanno anche numeri di massa diversi, ovvero il numero di protoni più il numero di neutroni.
D: Tutti gli isotopi sono stabili?
R: No, alcuni isotopi non sono stabili e si trasformano in un altro isotopo o elemento tramite decadimento radioattivo. Questi sono chiamati isotopi radioattivi, mentre altri che non sono radioattivi sono chiamati isotopi stabili.
D: Come si identifica un isotopo?
R: Un isotopo viene solitamente nominato indicando l'elemento e il suo numero di massa. Ad esempio, il carbonio-12 o 12C è un atomo con 6 protoni e 6 neutroni, mentre il carbonio-14 o 14C ha invece 8 neutroni.
D: Che cosa significa "isotopo"?
R: La parola "isotopo" significa "nello stesso posto", riferendosi al fatto che tutti gli atomi dello stesso elemento appaiono nello stesso posto sulla tavola periodica.
D: Perché gli atomi con più neutroni pesano di più di quelli con meno neutroni?
R: Gli atomi con più neutroni pesano di più perché contengono particelle aggiuntive (neutroni) che si aggiungono alla loro massa complessiva rispetto a quelli con meno neutroni.
