Teorija

Izotopi
Viena ķīmiskā elementa atomu kodoli var atšķirties ar dažādu neitronu skaitu N. Šādus ķīmiskā elementa atomus sauc par izotopiem.
C_izotopi.PNG
 
Piemēram, ogleklim ir trīs izotopi C612, C613 un C614. Augšējais skaitlis norāda kopējo nuklonu skaitu kodolā, to sauc par masas skaitli. Neitronu skaitu kodolā iegūst, no masas skaitļa atņemot atomnumuru. Tātad izotopa C613 kodolā ir 6 protoni un 13 - 6 = 7 neitroni.
 
Svarīgi!
Viena ķīmiskā elementa izotopiem ir vienāds skaits protonu, bet dažāds skaits neitronu.
Piemērs:
Uz Zemes iežos un dzīvajos organismos pastāv ķīmisko elementu izotopu sajaukums, kas ir veidojies Visuma evolūcijas gaitā.
Visizplatītākā viela uz Zemes ir ūdens H2O. No visām ūdens molekulām 99,985% veidotas no ūdeņraža izotopa protija H11. Atlikušos 0,015% veido ūdeņraža izotops deitērijs D12, un to sauc par smago ūdeni. Trešais ūdeņraža izotops tritijs T33 dabā nav sastopams, to iegūst mākslīgi.
H_izotopi.PNG
Visiem viena ķīmiskā elementa izotopiem ir praktiski vienādas ķīmiskās īpašības, jo tās nosaka elektronu izvietojums atomā, nevis kodola masa. Taču izotopu fizikālās īpašības nedaudz atšķiras, jo tās ietekmē atoma masa. Ledus kušanas temperatūra smagajam ūdenim ir tkuš=3,81°C un viršanas temperatūra tvirš=101,4°C.
 
Atoma masu mēra atommasas vienībās u un tad to sauc par atommasu. Parasti uzrāda relatīvo atommasu, kurai mērvienības nav.
 
Ja atomu skaitu izsaka molos, tad izotopa molu skaita attiecība pret visa maisījuma molu skaitu ir šī izotopa moldaļa maisījumā.
izotopu_tabula.PNG
 
Zinot atsevišķu izotopu moldaļas maisījumā, kuru veido Zemes garozā esošie ķīmisko elementu izotopi, var aprēķināt šī izotopu maisījuma vidēji relatīvo atommasu. Tieši vidējā atommasa ir vajadzīga, veicot dažādus aprēķinus, jo mēs izmantojam vielas, kas ir ņemtas no Zemes garozas. Vidējās atommasas skaitliskā vērtība (elementa relatīvā atommasa) tiek uzrādīta elementu periodiskajā tabulā.
 
Ja Zemes garozā esošā izotopa maisījums sastāv no trīs izotopiem, ad vidējo atommasu var aprēķināt šādi: katra izotopa atomu skaita attiecība pret visu atomu skaitu ir šī izotopa atomu skaita daļa maisījumā. To apzīmējot at x, iegūst šādu elementa atommasas aprēķina formulu:
 
Aelementam=A1x1+A2x2+A3x3
 
Piemērs:
Skābeklis jebkurā vietā uz zemes ir triju izotopu maisījums. Izmantojot tabulas datus un ievietojot tos formulā, var aprēķināt skābekļa vidējo atommasu.
AO=15,9949u0,9976+16,9991u0,00038+17,9992u0,0020=15,999u
Skābekļa atommasas noapaļotā vērtība ir 16 u, bet relatīvā atommasa ir 16. To izmanto, lai noteiktu atoma kodola sastāvu, kā arī visos ķīmiskajos aprēķinos.
Kopumā zināmi ap 2700 dažādi atomu izotopi. Vairums izotopu ir iegūti mākslīgi un pastāv tikai īsu brīdi. No dabā sastopamajiem izotopiem tikai 300 ir stabili.
 

Atsauce:
Kaksis Ā., Ķīmija 10. klasei, Lielvārds, 2009, 56 - 57