Izotopul

  Se numesc izotopi specii de atomi apartinand aceluiasi element, diferind prin masa lor,dar asemanandu-se extrem de mult prin proprietatile lor fizice si chimice.Din cauza marii asemanari a proprietatilor lor, izotopii aceluiasi element nu pot fi separati decat foarte greu,prin metode speciale.
Izotopii unui element ocupa acelasi loc in sistemul periodic (in greceste isos = acelasi , topos = loc).
   Existenta izotopilor a fost observata intai la elementele radioactive.Prin introducerea spectrometriei de masa, s-a stabilit apoi ca fenomenul izotopiei se intilneste si la elementele comune,dar nu la toate.Se credea inainte, ca una din proprietatile caracteristice ale atomilor unui element este constanta masei atomice.Aceasta parere gresita a fost spulberata de introducerea spectrometrului de masa .Desi exista in natura elemente compuse din atomi de un singur fel(monozitopice),de ex : florul,sodiul,aluminiul,fosforul etc. majoritatea elementelor sunt insa amestecuri de izotopi,uneori de multi izotopi (in cazul staniului de zece izotopi) .Asemenea elemente se numesc elemente mixte.
Izotopii unui element chimic pot fi izotopi stabili si atunci ei exista in natura si se numesc izotopi naturali ai elementului respectiv.Unii izotopi sunt radioactivi,emit spontan radiatii.In majoritatea cazurilor sunt izotopi artificiali,rezultati ca urmare a unor reactii nucleare.
   Unii izotopi naturali sunt radioactivi.Astfel, uraniul are trei izotopi radioactivi : U U U
   In cazul izotopului carbon,s-au identificat 12 izotopi,din care numai doi izotopi sunt naturali.Dintre acestia , cel mai stabil este izotopul C.Acest izotop a fost ales ca izotop de referinta-unitatea atomica de masa (u.a.m.), numita si unitate nuclidica-dalton (d)
   Cu spectrometrul de masa se pot masura mai exact masele atomice decat prin metoda chimica obijnuita,bazata pe determinarea echivalentelor chimici. Valorile obtinute cu acest aparat au pana la 6-7 cifre semnificative exacte,in timp ce metoda chimica nu permite determinarea maselor atomice cu precizie mai mare decat 4 rareori 5 cifre semnificative.
   Masele atomice ale izotopilor au valori numerice apropiate de numere intregi si anume sint fie putin mai mari fie putin mai mici decat un numar intreg.De acea se atribuie fiecarui izotop,un numar de masa notat cu A care este numarul intreg cel mai apropiat de masa sa atomica reala.
   In timp ce prin spectrometria de masa se determina masa (si abundenta) fiecarui izotop component al unui element mixt,metoda chimica duce la valori medii ale maselor atomice.De mare importanta practica este faptul ca proportia (abundenta) izotopilor in elemente mixte din natura este aceasi (cu putine excepti).Asfel  elementul clor cu masa atomica (egala cu echivalentul chimic) 35,453 este un amestec al izotopilor cu numarul de masa A 35 si 37 in proportie de de aproximativ 3 :1.Aceasi situatie se intilneste si la multe alte elemente.Aceasta este una din cauzele (dar nu singura) pentru care unele elemente nu au mase atomice egale cu numere intregi.
   Numarul de masa se noteaza linga simbolul elementului, in partea stinga sus de ex. Cl si Cl iar numarul atomic (Z) in partea stanga jos.
A  numar de masa
E simbol chimic
Z  numar atomic
   Faptul ca proprietatea izotopilor in elemente mixte din natura este practic aceasi are o mare importanta.Datorita acestui fapt masele atomice determinate din echivlenti chimici sant perfect valabile pentru lucrarile chimice curente
Masa relativa a unui izotop (nuclid) se defneste ca fiind numarul care arata de cite ori masa izotopului respectiv este mai mare decit unitatea de masa (dalton)
Masa atomica relativa a unui element este determninata de:
-numarul de masa (A) al izotopilor
-procentul (abundenta in care se gasesc acesti izotopi in amestecul natural
Hidrogenul din natura este un amestec de izotopi cu numere de masa 1 si 2 in proportie de aproximativ 5500 atomi H la un atom H. Izotopul H se numeste deuteriu (simbol D) in timp ce H se numeste protiu.
   Deuteriul contine un proton si unu neutron iar tritiu,izotop artificial,aree un protin si doi neutroni.
   Modelarea izotopilor hidrogenului:
   Se cunosc circa 275 izotopi stabili (adica neradioactivi) si un numar mult mai mare de izotopi radioactivi reprezentati intre cele 104 elemente cunoscute pana in prezent.

   SURSA 02
 
   Una din două sau mai multe specii de atomi, având acelaşi număr atomic, constituind acelaşi element, dar care diferă prin numărul de masă. Numărul atomic este echivalent cu numărul de protoni din nucleu, iar numărul de masă este suma protonilor şi neutronilor din nucleu, izotopii aceluiaşi element diferind unul de altul prin numărul de neutroni din nucleu.
   Experimentele de la începutul secolului XX indicau faptul că substanţele chimice care nu puteau fi separate chimic diferă una de cealaltă numai prin structura nucleului. Fizicianul englez Sir Joseph Thomson a demonstrat în anul 1912 existenţa izotopilor stabili transmiţând neon printr-un tub descărcat şi deviind ionii de neon prin câmpuri magnetice şi electrice; acest lucru a demonstrat faptul că elementul stabil neon există în mai multe forme. Thomson a descoperit doi izotopi de neon: unul cu numărul de masă 20, iar altul cu numărul de masă 22.
   Experimentele de mai târziu arată că neonul în stare naturală este alcătuit în proporţie de 90% din neon-20 (izotopul cu masa 20), 9.73% din neon-22 şi 0.27% din neon-21. Cercetările asupra izotopilor au fost continuate de către mulţi oameni de ştiinţă, remarcabil ar fi fizicianul englez Francis William Aston; munca acestora în descoperirea şi studierea izotopilor a fost accelerată prin folosirea spectrografului.
   Se ştie că majoritatea elementelor în stare naturală sunt alcătuite din doi izotopi. Printre excepţii întâlnim beriliul, aluminiul, fosforul şi sodiul. Masa atomică a unui element este media dintre masele atomice sau numerele de masă ale izotopilor. De exemplu clorul, cu masa atomică 35.457, este alcătuit din clor-35 şi clor-37, primul fiind întâlnit în proporţie de 76% iar cel de-al doilea în proporţie de 24%. Toţi izotopii elementelor cu numărul atomic mai mare de 83 (după bismut în tabelul periodic) sunt radioactivi. De asemenea şi unii izotopi cu numărul atomic mai mic de 83, cum ar fi potasiu-40, sunt radioactivi. Până la ora actuală sunt cunoscuţi aproximativ 280 de izotopi naturali stabili (nu radioactivi).
   Izotopii artificiali radioactivi, cunoscuţi şi sub numele de radioizotopi, au fost produşi pentru prima dată de fizicienii francezi Irene şi Frederic Joliot-Curie.
   Numărul atomic al unui atom  reprezintă  numărul de protoni din nucleul său. Acest număr rămâne constant pentru un element dat. Numărul de neutroni poate varia, luând naştere izotopi care pot avea aceeaşi comportare chimică, dar mase diferite. Izotopii hidrogenului sunt: protiu (nu conţine nici un neutron în plus), deuteriu (un neutron) şi tritiu (doi neutroni). Hidrogenul are întotdeauna un proton în nucleu. Aceste ilustraţii sunt reprezentaţii schematice ale atomului, şi nu sunt lucrate la scară. În realitate, nucleul este de aproximativ zece mii de ori mai mic decât raza orbitală, care dă mărimea atomului.
   Separarea izotopilor aceluiaşi element unul de celălalt este dificilă. O separare totală dintr-un singur pas este imposibilă, deoarece izotopii aceluiaşi element au aceleaşi proprietăţi chimice. Metodele fizice sunt bazate în general pe diferenţele foarte mici ale proprietăţilor fizice, cauzate de diferenţele maselor izotopilor. Izotopii de hidrogen, deuteriu (hydrogen-2) şi hidrogenul ordinar (hidrogen-1) au fost pentru prima dată separaţi în cantităţi apreciabile. Îndemânarea aparţine chimistului american Harold Urey, care a descoperit deuteriul în 1932. 

   SURSA 03
 
   Izotopul este specia de atom cu acelaşi numar atomic Z dar cu numar de masa A diferit (adică aceleaşi proprietăţi chimice dar proprietăţi fizice diferite). Cuvântul "izotop" provine din grecescul isos (egal) şi topos (loc). Toţi izotopii unui element chimic au în învelişul electronic acelaşi număr de electroni, iar nucleele lor au acelaşi număr de protoni; ceea ce este diferit reprezintă numărul de neutroni.
   În nomenclatura ştiinţifică, izotopii unui element se scriu prin adăugarea unei cratime între numele elementului şi numărul său de masă, astfel: heliu-3, carbon-12, carbon-14, oxigen-18, uraniu-238, iar prescurtat se notează folosind simbolul elementului şi numărul de masă în partea stângă sus: 3He, 12C, 14C, 18O, 238U.
   Cercetare
   Fizicianul de origine britanică, Sir Joseph Thomson, a demonstrat în 1912 existenţa unor izotopi stabili care, la trecerea completă a neonului are loc o descărcare într-un tub şi o ricoşare a ionilor de neon în apropierea mijloacelor câmpurilor magnetice şi electrice; aceasta arată că elementul stabil de neon există în mai multe forme. Thomson găseşte doi izotopi de neon, unul cu masa de 20 şi celălalt cu masa de 22. Următoarele experimente arată că întâmplarea naturală a neonului conţine 90% din izotopul de neon cu masa de 20, 9,73% din izotopul cu masa de 22, şi 0,27% din izotopul cu masa de 21. Cercetările despre izotopi au fost continuate de mulţi oameni de ştiinţă, mai ales de către fizicianul englez, Francis William Aston; în munca lor au descoperit şi au studiat izotopi care sunt acceleraţi de dezvoltarea spectografică a masei.
   Este bine cunoscut că majoritatea elementelor în stare naturală sunt compuse dintr-un amestec de doi sau mai mulţi izotopi. Printre excepţii se găseşte şi beriliu (Be), aluminiul (Al), fosforul (P), şi sodiu (Na). Greutatea atomică chimică a unui element este greutatea medie a unei greutăţi atomice, sau masei atomice, a izotopilor. De exemplu, greutatea atomică a clorului este 35.457, şi este compusă din clor-35 şi clor-37, primul se găseşte cu abundenţă de 76% şi cel de-al doilea cu 24%. Toţi izotopii elementelor cu numărul atomic mai mare de 83, după bismut (Bi), în sistemul periodic sunt radioactivi, şi puţini din izotopii gazoşi, similari potasiului-40 (K) sunt radioactivi. Aproximativ 280 de izotopi stabili găsiţi (neradioactivi) sunt cunoscuţi.
   Izotopii radioactivi artificiali, cunoscuţi de asemenea ca radioizotopi, au fost produşi pentru prima dată în 1933 de fizicienii francezi Marie şi Pierre Joliot-Curie. Radioizotopii sunt produşi pentru bombardarea naturală găsită a atomilor cu particulele nucleare, de asemenea ca neutronii, electronii, protonii, şi particulele alfa, folosind particule acceleratorii.
   Separarea
   Separarea izotopilor aceluiaşi element de la unul la altul este dificilă. Separarea totală într-un pas prin metode chimice este imposibilă, deoarece izotopii aceluiaşi element, au aceleaşi proprietăţi chimice; metodele fizice sunt în general bazate pe deosebiri extrem de mici, în proprietăţile fizice au cauzat diferenţe majore ale izotopilor. Separarea electrolitică şi diverse proceduri de schimburi pentru separarea izotopilor, oricât, bazându-se pe un ritm chimic sau diferenţe de echilibru, care se bazează în mod primar pe diferenţele în energie de legături chimice, care are un rol al masei izotopilor.
   Izotopii de hidrogen, deuteriu (hidrogen -2) şi hidrogenul obişnuit (hidrogen -1), primul a fost separat în cantităţi apreciabile. Această realizare este acreditată chimistului american Harord Urey, care a descoperit deuteriul în 1932.
   Înainte de 1940 multe metode au fost folosite la separarea unor mici cantităţi de izotopi pentru cercetările rezultate. Câteva din cele mai reuşite au fost metoda centrifugă şi separarea electromagnetică. Fiecare din aceste metode depind de o mică diferenţă de greutate a izotopilor pentru a fi separaţi, şi cel mai eficace sunt izotopii de hidrogen, unde diferenţele de masă între două substanţe se ridică la 100%; în contrast, diferenţa în masă între izotopii de carbon-12 şi -13 sau între izotopii de neon -20 şi neon-22 ajunge doar la 10%, şi între izotopii de uraniu-235 şi uraniu-238 doar la puţin peste 1%.
   Acest factor de la 10 la 1 sau de la 100 la 1 face separarea mai îndepărtată de 10 sau de 100 de ori mai greu. În toate procesele, excluzând pe cel electromagnetic, separarea izotopilor include o serie de etape de producţie. Rezultatul final a unei singure etape este separarea materialului original în două fracţiuni, una care conţine un procentaj puţin mai mare pentru izotopul mai greu decât amestecul original şi celălalt conţine puţin mai mult decât izotopul mai luminos.
   Pentru a obţine o concentraţie apreciată, sau mai îmbogăţită, în izotopul dorit, este necesar să separăm mai mult o fracţiune îmbogăţită. Acest proces este purtat afară cu scopul unei revărsări, cuprinzând un număr mare de etape. Îmbogăţirea cu fracţiuni de la nici o etapă devine un material brut pentru următoarea etapă, şi fracţiunea epuizată, care conţine un considerabil procentaj al izotopului dorit, este amestecat cu un material brut pentru etapa precedentă. Chiar şi materialul epuizat de etapa originală este dezbrăcată de etapa suplimentară când materialul brut (de exemplu, uraniul) este rar. Potrivit aparatului este realizat pentru realiza revărsarea etapă cu etapă în mod automat şi continuu.
   De asemenea o revărsare este extrem de flexibilă, şi elementul poate fi schimbat de la o etapă a separării încă este dorită. De exemplu, la separarea uraniului, o mare cantitate a materialului trebuie manipulată de la început, unde uraniul dorit-235 este amestecat de aproximativ 140 de ori cu toate că uraniu-238; la sfârşitul procesului, uraniu-235 este aproape pur, şi volumul materialului este mult mai mic. Într-o măsură mai mare cu numai schimbând şnurul, este posibil să schimb etapele înlocuite pentru completare la o etapă intermediară a acelui material rezultând din îmbogăţirea preliminară până la un proces diferit.
   Exemple de izotopi ai atomului de hidrogen
* izotopul cu 1 neutron se numeşte Protiu (stabil)(H)
* izotopul cu 2 neutroni se numeşte Deuteriu (stabil)(D)
* izotopul cu 3 neutroni se numeşte Tritiu (radioactiv)(Deuteroxid) 

sursa:ipedia.ro