Hogy tudom megállapítani, hogy egy atom izotóp? Ez mire jó?

Hát van itt fogalomzavar rendesen.

Izotóp görög eredetű szó: izosz=azonos, toposz=hely,

vagyis azonos helyen lévő.

Az egyes elemeket a tulajdonságaik alapján periódusos rendszerbe rendezték. Itt a helyet az elem atomjában lévő protonok száma határozza meg. Minden atomban lehet neutron is. Ezek az úgynevezett nehéz részecskék, ezért az atom "súlyát" tömegszámát e kettő összege határozza meg. Ez az adat minden elemre egy jellemző érték és állandó. Azonban különféle fizikai hatásokra egy atomba bekerülhet másik neutron, vagy kikerülhet belőle. Így megváltozik a tömegszáma, de mivel őt elsősorban a protonszám határozza meg (ettől van ugyanazon a helyen), ezért egy elemnek különböző tömegszámú változatai, izotópjai (ugyanazon a helyen lévő alternatívái) lehetnek. Pl. hidrogén (H) egy tömegszámú, és csak proton van benne, neutron nem. Izotópja a deutérium, más néven "nehéz víz", ebben egy proton és egy neutron van, tömegszáma 2 (és nélkülözhetetlen a hidrogénbomba gyártásához).

Vannak olyan izotópok, amelyek "jól megvannak így" azaz stabilak, nem változnak. Vannak azonban olyanok, amelyek nem szeretik ezt az állapotot, mindenféle részeket kilöknek magukból (sugároznak). Ezek nem stabilak, jellemző tulajdonságuk a felezési idő, vagyis annyi idő alatt a fele mennyiség elbomlik, valami mássá. Például a szén 12-es izotópja stabil, a 14-es izotópja instabil, felezési ideje 5736 év. A természetben az izotópok mennyiségének aránya nagyjából állandó és szinte mindenütt elfordul. Pl. egy fa, amíg él, állandó benne a 12-es és 14-es szén aránya, amikor elpusztul, többé egyikből se kerül bele, de a 14-es folyamatosan bomlik. Így ha egy nagyon régi fát (csontot) találsz, meg lehet mérni mennyi szén van az egyikből és másikból benne, ebből kiszámítható az arányuk, abból a kora (hány éve pusztult el). Tehát kormeghatározásra jó az izotóp.

Másfajta izotópok, pl a rádium, úgy bomlanak, hogy a kilökődő részecskék nagy erővel keresztülhatolnak mindenen. De amin átmennek, az valamennyit elnyel belőlük, így egy "árnyék" keletkezik. Ebből a gondolatból találta fel Röntgen a készülékét, modernebb speciális változata az MRI és más diagnosztikai készülékek.

És más izotópok más, még nagyon sok dologra felhasználhatók (lásd hidrogénbomba, vagy atomerőmű).

Az izotópok ismerete tehát rendkívül hasznos. Ha a periódusos rendszerben megnézel egy elemet, megtalálod a tömegszámát, protonszámát. Ha van egy másik elemed, aminek mindkét adatát ismered, összevetheted a periódusos rendszerrel, protonokból megtudod hogy hívják, tömegszámból meg azt, milyen izotópja az elemnek.

A hidrogén izotópja a deutérium. Tömege kétszeres, tehát nagyon erős biológiai hatása van.

Ha egy bonyolult vegyületben egy bizonyos atom helyére tudod radioaktív izotópját betenni, akkor a vegyület reakciói alapján következtetéseket vonhatsz le a reakció mechanizmusára.

Az atomreaktornak sem mindegy, hogy az urán melyik izotópjával táplálod.

Az a csodálatos atommag, a Z db protonjához és az A-Z darab neutronjához még egy neutront tesznek, akkor már egész másképp viselkedik.

Legrosszabb esetben bomlékony lesz.

Gömbszimmetrikus helyett tojásdad lesz.

Másképp hat kölcsön a saját elektronjaival, másképp érzi a körülötte lévő mágneses teret.

Ugyanúgy, mint ahogy a nátrium a lángba kerülve sárga fényt ad, amikor gerjesztett állapotból alapállapotba kerül, az izotópoknak is vannak gerjesztett állapotaik.

Valahányszor, ha egy radioaktív izotópról azt látod egy táblázatban, hogy gamma-sugárzással bomlik, akkor ott van egy ilyen gerjesztett állapotú köztes izotóp.

Hogy ez mire jó?

Pl. vasvegyületek szerkezetvizsgálatára.

Co-57 (radioaktív) -> Fe-57m (ez a gerjesztett)->gamma sugárzás-> Fe-57 (stabil, a természet vasban 2%-ban van jelen).

Na mármost, ha a forrásban más kémiai környezetben van jelen a Fe-57m, mint a céltárgyban, akkor a gamma sugárzás csak egy kis segítséggel tud elnyelődni a céltárgyban.

Ez a kis segítség a forrás mozgatása.

Nézz utána a Doppler-effektusnak,

és a Mössbauer-spektroszkópiának!