Isotop

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

Isotoper kallas atomer av samma grundämne, men med olikt antal neutroner och därmed olika masstal.

Atomslaget bestäms av antalet protoner i kärnan, atomnumret, och är avgörande för de kemiska egenskaperna hos ett ämne. Inom kärnfysiken kan man dock observera att det förekommer atomer inom samma atomslag som har olika masstal.

Vanligen är antalet neutroner i kärnan ungefär lika med antalet protoner, för lättare atomslag vanligen något färre, för tyngre aningen fler.

Stabila isotoper

De icke-radioaktiva grundämnen har alla minst en stabil isotop. Även när det finns fler, brukar en isotop dominera. Detta gör att de flesta grundämnen har en atommassa som ligger nära ett heltal. Ett av flera undantag är klor med en atommassa på 35,5 u. Klor består nämligen av ¾ delar ³⁵Cl och ¼ del ³⁷Cl.

Instabila isotoper

Många isotoper finns men är instabila, det vill säga sönderfaller med en viss halveringstid.

Det är givet att stabila isotoper och isotoper med lång halveringstid förekommer i naturen i högre grad än andra. För vissa (tyngre) atomslag saknas helt stabila isotoper.

Sönderfallet sker med antingen alfasönderfall eller betasönderfall; i alfasönderfallet minskar atomtalet med 2 och masstalet med 4; i betasönderfallet ökar eller minskar atomtalet med 1. I många fall uppstår på så sätt en ny instabil isotop som sönderfaller vidare. På så vis bildas en sönderfallskedja.

Instabila isotoper på jorden kan delas in i fyra grupper beroende på dess källa.

1. Sådana som finns kvar sedan jorden skapades. Dessa har en halveringstid på över 100 miljoner år.
2. Sönderfallsprodukter från långlivade isotoper.
3. Isotoper som kontinuerligt nybildas av kosmisk strålning.
4. Isotoper som skapats vid mänskliga aktiviteter.

Radioaktiva ämnen

Radioaktiva ämnen kallas just sådana ämnen som innehåller instabila isotoper. Vid sönderfallet avges strålning som kan vara skadlig för levande organismer och naturligtvis även förändra döda material. Det radioaktiva sönderfallet, exempelvis uran till bly, kan även användas för att datera olika bergarter.

Kända isotoper

Den upphöjda siffran i exemplen anger masstalet.

Väte

Väte har atomnummer 1, och förekommer som

¹H (protium), 99,985 %, stabil

²H (deuterium), 0,015 %, stabil

³H (tritium), halveringstid 12,2 år. Nybildas av kosmisk strålning.

Deuterium kallas också tungt väte, och vattenmolekyler som innehåller deuterium kallas tungt vatten. Tungt vatten har något annorlunda kemiska egenskaper än vanligt vatten och har cirka 10 % större massa per volymenhet. Deuteriums kärnsammansättning är viktig vid användning som moderator i vissa kärnreaktioner.

Kol

Kol har atomnummer 6 och förekommer naturligt som

¹²C, 98,9 %, stabil

¹³C, 1,1 %, stabil

¹⁴C, spår, halveringstid 5730 år. Nybildas av kosmisk strålning.

Det sistnämnda är känt i den vanliga metoden att bestämma ålder inom arkeologi, C14-metoden.

Uran

Uran har atomnummer 92 och förekommer naturligt som

²³⁴U, 0,006 %, halveringstid 0,25 miljon år. Sönderfallsprodukt i ²³⁸U:s sönderfallskedja.

²³⁵U, 0,72 %, halveringstid 0,7 miljard år.

²³⁸U, 99,275 %, halveringstid 4,5 miljard år.

U-235 är den isotop som används i kärnkraftverk. Uran behöver därför anrikas, en sorteringsprocess där man sållar bort de tyngre atomkärnorna och behåller de lättare. Det som är kvar är utarmat uran. Den långa halveringstiden av uran utnyttjas vid radiometriska dateringar av äldre bergarter.

Se även

• Isotoptabell och isotoptabell (komplett)
• isoton