הגדרה והקדמה
אטומים בטבע מופיעים בכמה תְּצוּרוֹת (מערך, סידור), לכל צורה נפרדת נקרא איזוטופ. סוג האטום נקבע לפי מספר הפרוטונים ⊕p בְּגרעין אך מספר הניוטרונים n0 משתנה. לאטומים בעלי אותו מספר פרוטונים ⊕p יהיה אותו סמל אטומי ויימצאו באותו מיקום בטבלה המחזורית. כאשר בין אטומים מספר ניוטרונים n0 שונה תהיה להם מסה אטומית שונה. לאטומים עם אותו סמל ומסה אטומית שונה נקרא אִיזוֹטוֹפִּים.
מקור המושג איזוטופ הוא בהלחם של המילים אִיזוֹ (שְווה) עם טוֹפּוֹס (מיקום). משמע מדובר בשניים או יותר אטומים שונים שיימצאו באותו מיקום בטבלה המחזורית. המיקום בטבלה נקבע לפי מספר הפרוטונים ⊕p בגרעין המכונה גם ״מספר אטומי או ״מספר סידורי״ של האטום.
בכדי להבדיל בין איזוטופים שונים ניעזר בסימון שנקרא סימון האיזוטופי. בסימון זה מופיע מידע על סמל האטום, מספר האטומי ומסת האטום.
A – סמל האטום, Z – מספר סידורי, M – מספר מסה, C – מספר מטען
תכונות של איזוטופים
נסכם את תכונות האיזוטופים במספר נקודות:
- איזוטופים שונים של אותו סוג אטום הם בעלי מספר מסה שונה בגלל מספר ניטרונים שונה בגרעין.
- לאיזוטופים יהיו תכונות כימיות דומות אך מנגד תכונות פיזיקליות שונות.
>איזוטופים שונים של אותו אטום יגיבו באותן תגובות כימיות (שרפה, חימצון חיזור, חומצה בסיס) אך בקצב שונה בדרך כלל. בנוסף לכך לְחומרים עם איזוטופים שונים של אותו אטום יהיו תכונות פיזיקליות שונות. כגון טמפרטורת מעבר מצב צבירה שונה, הולכה חשמלית שונה ועוד. - לאטומים בטבע יכולים להיות מספר איזוטופים נפוצים כמו לאטום מימן:
או מנגד יש את אטום טכנציום שמופיע בכמויות מזעריות בצורה אחת בלבד, 99Tc. - יש איזוטופים רדיואקטיביים, משמע שֶפולטים (אָקְטִיב) קרינה (רַדְיוֹ) בצורת אור ואנרגיה לרוב. כתוצאה מפליטה של קרינה רדיואקטיבית איזוטופים יכולים לאבד את התכונה של רדיואקטיביות. איזוטופים מסוימים יכולים אפילו להפוך לסוג אחר של אטום.
שימוש באיזוטופים שונים הוא נפוץ מאוד בעולם החקר בכימיה. איזוטופים משמים בחקר מנגנוני תגובות, משמע חקר של הצעדים שבונים תגובה כימית. בפיסיקה ובחקר החלל (אסטרונומיה) איזוטופים משמשים לניתוח הרכב כוכבי לכת וגורמי שמיים. גם בענף הביולוגיה והרפואה יש שימוש בסָמַנִים איזוטופיים. איזופים משמשים במהלך פיתוח תרופות או שימוש במכשירי דימות לצרכי אבחון.