Isòtop

Els isòtops d'un element químic són àtoms amb el mateix nombre atòmic $Z$ (nombre de protons) però diferent nombre màssic $A$ (protons més neutrons). És a dir, els seus nuclis atòmics tenen el mateix nombre de protons $Z$ però diferent nombre de neutrons $A-Z$ . El nom ve dels mots grecs ἰσο-, iso-, mateix, i τόπος, topos, lloc, a causa del fet que ocupen el mateix lloc en la taula periòdica dels elements.

Els tres isòtops de l'hidrogen (tots amb 1 protó, Z = 1). El proti: hidrogen sense neutrons, A = 1. El deuteri: amb 1 neutró, A = 2. El triti: amb 2 neutrons, A = 3.

Els isòtops poden anomenar-se tres maneres diferents indicant sempre el nom de l'element i el seu nombre màssic:

Amb el nom de l'element, un espai, i a continuació el nombre màssic, com ara calci 48 o urani 235.
Amb el símbol de l'element, un guió i el nombre màssic. És el cas de Ca-48 o U-235.
Amb el símbol de l'element i el nombre màssic situat com a superíndex a la dreta del símbol. Pel isòtops anteriors seria ⁴⁸Ca i ²³⁵U.^[1]

Variació de l'estabilitat dels isòtops segons el seu nombre atòmic i nombre màssic.

L'existència d'aquests àtoms fou descoberta a conseqüència de l'estudi sobre les substàncies radioactives naturals. Fou Frederick Soddy qui, el 1911, proposà el nom d'isòtop i constatà la igualtat de les seves propietats químiques. La majoria dels elements naturals són formats per diversos isòtops que només poden ésser separats per procediments físics (difusió, centrifugació, espectrometria de masses, destil·lació fraccionada i electròlisi). Hom classifica els isòtops en estables, amb una vida mitjana de l'ordre de 3 000 milions d'anys, i inestables o radioactius, que emeten radiacions i es converteixen en altres isòtops o elements.^[2]

Les propietats químiques dels isòtops d'un mateix àtom són les mateixes. En canvi, les propietats físiques dels nuclis atòmics poden ser molt diferents. Per exemple, el temps de vida mitjana dels isòtops 12 i 14 del carboni és molt diferent, cosa que es pot aprofitar per datar mostres d'interès històric o arqueològic d'origen orgànic.

Si la relació entre el nombre de protons i de neutrons no és l'apropiat per a obtenir l'estabilitat nuclear, l'isòtop és inestable, i per tant radioactiu.

En el llenguatge comú és habitual utilitzar la paraula isòtop per a referir-se a cada espècie caracteritzada per un determinat conjunt del valor Z i A. Estrictament, tal espècie hauria de ser denominada núclid, i reservar-se la paraula isòtop per als núclids que pertanyen a un mateix element. Així, els núclids carboni 12 i carboni 14 són isòtops de l'element carboni.

Isòtops més abundants
en el Sistema solar^[3]
Isòtop	Nuclis per milió
Hidrogen1	705.700
Hidrogen 2	23
Heli 4	275.200
Heli 3	35
Oxigen 16	5.920
Carboni 12	3.032
Carboni 13	37
Neó 20	1.548
Neó 22	208
Ferro 56	1.169
Ferro 54	72
Ferro 57	28
Nitrogen 14	1.105
Silici 28	653
Silici 29	34
Silici 30	23
Magnesi 24	513
Magnesi 26	79
Magnesi 25	69
Sofre 32	396
Argó 36	77
Calci 40	60
Alumini 27	58
Níquel 58	49
Sodi 23	33

Aplicacions dels isòtopsModifica

Existeixen nombroses aplicacions que utilitzen les diferències de propietats entre diferents isòtops del mateix element;

Utilització de les propietats químiquesModifica

Amb el marcatge isotòpic, s'usen isòtops inusuals com a marcadors de reaccions químiques. Els isòtops afegits reaccionen químicament igual que els presents, però després es poden identificar per espectrometria de masses o espectroscòpia infraroja. Si s'usen radioisòtops, es poden detectar també gràcies a les radiacions que emeten i la tècnica s'anomena marcatge radioactiu o marcatge radioisotòpic.

La datació radioactiva és una tècnica similar, però en la qual es compara la proporció de certs isòtops d'una mostra, amb la proporció que es troba en la natura.

La substitució isotòpica, es pot usar per a determinar el mecanisme d'una reacció gràcies a l'efecte cinètic isotòpic.

Utilització de les propietats nuclearsModifica

Diferents varietats de l'espectroscòpia, es basen en les propietats úniques de núclids específics. Per exemple, l'espectroscòpia per ressonància magnètica nuclear (RMN), permet estudiar només isòtops amb un spin diferent de zero, i els núclids més usats són ¹H, ²H, ¹³C, i ³¹P.

L'espectroscòpia Mössbauer, també es basa en les transicions nuclears de núclids específics, com el ⁵⁷Fe.

Els radionúclids, també tenen aplicacions importants, les centrals nuclears i les armes nuclears requereixen quantitats elevades de certs núclids. Els processos de separació isotòpica o enriquiment isotòpic, representen un desafiament tecnològic important.

Vegeu tambéModifica

ReferènciesModifica

↑ «3.2.1. La simbologia i la formulació en els textos científics – Critèria: espai web de correcció de l'IEC». [Consulta: 17 juny 2019].
↑ «isòtop | enciclopèdia.cat». [Consulta: 17 juny 2019].
↑ Arnett, David. Supernovae and Nucleosynthesis. 1a ed.. Princeton, New Jersey: Princeton University press, 1996. ISBN 0-691-01147-8.

Enllaços externsModifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Isòtop

Taula periòdica amb informació detallada dels isòtops Arxivat 2004-08-30 a Wayback Machine. (anglès)

Viccionari

[1] «3.2.1. La simbologia i la formulació en els textos científics – Critèria: espai web de correcció de l'IEC». [Consulta: 17 juny 2019].

[2] «isòtop | enciclopèdia.cat». [Consulta: 17 juny 2019].

[3] Arnett, David. Supernovae and Nucleosynthesis. 1a ed.. Princeton, New Jersey: Princeton University press, 1996. ISBN 0-691-01147-8.

[1]

[2]

[3]