Ізотопи - студопедія
Протонно-нейтронна теорія дозволила вирішити і ще одне протиріччя, яке виникло при формуванні теорії атома. Якщо визнати, що ядра атомів елементів складаються з певного числа нуклонів, то атомні маси всіх елементів повинні виражатися цілими числами. Для багатьох елементів це дійсно так, а незначні відхилення від цілих чисел можна пояснити недостатньою точністю виміру. Однак у деяких елементів значення атомних мас так сильно відхилялися від цілих чисел, що це вже не можна пояснити неточністю вимірювання та іншими випадковими причинами. Наприклад, атомна маса хлору (CL) дорівнює 35,45. Встановлено, що приблизно три чверті існуючих в природі атомів хлору мають масу 35, а одна чверть - 37. Таким чином, існуючі в природі елементи складаються з суміші атомів, що мають різні маси, але, очевидно, однакові хімічні властивості, т. Е. Існують різновиди атомів одного елемента з різними і притому цілочисельними масами. Ф. Астону вдалося розділити такі суміші на складові частини, які були названі ізотопами (від грецьких слів "изос" і "топос", що означає "однаковий" і "місце" (тут мається на увазі, що різні ізотопи одного елемента займають одне місце в періодичній системі)).
З точки зору протонно-нейтронної теорії, ізотопами називаються різновиду елементів, ядра атомів яких містять різну кількість нейтронів, але однакове число протонів. Хімічна природа елемента обумовлена числом протонів в атомному ядрі, якому однаково і число електронів в оболонці атома. Зміна ж числа нейтронів (при незмінному числі протонів) не позначається на хімічних властивостях атома.
Все це дає можливість сформулювати поняття хімічного елемента як виду атомів, що характеризуються певним зарядом ядра. Серед ізотопів різних елементів були знайдені такі, які містять в ядрі при різному числі протонів однакове загальна кількість нуклонів, тобто атоми яких мають однаковою масою. Такі ізотопи були названі изобарами (від грецького слова "Барос", що означає "вагу"). Різна хімічна природа ізобарах переконливо підтверджує те, що природа елемента обумовлюється масою його атома.
Для різних ізотопів застосовуються назви і символи самих елементів із зазначенням масову кількість, яке слід за назвою елемента чи позначається у вигляді індексу вгорі зліва від символу, наприклад. хлор - 35 або Cl.
Різні ізотопи відрізняються один від одного стійкістю. 26 елементів мають лише по одному сталого ізотопу - такі елементи називаються моноізотопному (вони характеризуються переважно непарними атомними номерами), і атомні маси їх приблизно рівні цілих числах. У 55 елементів є по кілька стійких ізотопів - вони називаються поліізотопнимі (велике число ізотопів характерно переважно для елементів з парними номерами). У решти елементів відомі лише нестійкі, радіоактивні ізотопи. Це все важкі елементи, починаючи з елемента №84 (полоній), а з відносно легких - №43 (технецій) і №61 (прометий). Однак радіоактивні ізотопи деяких елементів щодо стійкі (характеризуються великим періодом напіврозпаду), і тому ці елементи, наприклад торій, уран, зустрічаються в природі. У більшості ж радіоактивні ізотопи отримують штучно, в тому числі і численні радіоактивні ізотопи стійких елементів.