Isotop

Isotopar av eit grunnstoff er atomkjernar som har likt atomnummer (Z) men ulik atomvekt. Dei er altså det same grunnstoffet, men har ulik masse og derfor noko ulike eigenskapar. Ordet isotop tyder «same stad», ettersom isotopane av eit grunnstoff står på same i det periodiske systemet.

Ein atomkjerne har eit visst tal med proton som avgjer kva grunnstoff det er og kva atomnummer det har. Ulike isotopar har like mange proton, men ulikt tal med nøytron. I vitskapleg nomenklatur skriv ein isotopar med namnet på grunnstoffet med talet på nukleon (proton og nøytron) i atomkjernen som eit tal etterpå, t.d. Jern-57, Uran-238 eller Helium-3. Med symbol skriv ein talet på nukleon med eit heva tal framfor grunnstoffsymbolet, t.d. ⁵⁷Fe, ²³⁸U, ³He).

Innverknad av isotopar på kjemiske reaksjonar

Ettersom det er talet proton (og motsvarande elektron) som avgjer korleis eit grunnstoff reagerer med andre stoff, har ulike isotopar framleis same kjemiske reaksjonar som desse stoffa. Den einaste forskjellen er at tyngre isotopar reagerer noko seinare. Dette er særleg tydeleg i hydrogen-isotopane protium (¹H) og deuterium (²H), ettersom den siste er dobbelt så tung som den første. For tyngre atom med større atomnummer er den ekstra vekta lita samanlikna med resten av atomet, og det er derfor liten forskjell på isotopane.

Innverknad av isotopar på kjernereaksjonar

Det isotopar verkar inn på, er korleis atomkjernen oppfører seg. Nøytron kan stabilisera atomkjernen ved å halda proton frå kvarandre. Proton er positivt lada og vert støytte frå kvarandre, medan nøytron ikkje har ladning. Mange nøytron i kjernen gjer han derimot ustabil. Alle grunnstoff har stabile isotopar, med eit gunstig tilhøve mellom proton og nøytron, og ustabile isotopar, som lett går frå kvarandre og blir til andre grunnstoff. Stabile isotopar finst i store mengder i naturen medan ustabile isotopar er mykje sjeldnare. Dei naturlege ustabile isotopane kjem eigentleg frå kjerneprosessar som tek til i stjerner og supernovaer.

Bruk av isotopar

Ein kan bruka isotopar til merking og måling. Ulike atom av same grunnstoff kan ikkje skiljast frå kvarandre, men ulike isotopar vibrerer med frekvensar som skil seg frå kvarandre. Den kjende karbon-isotopen ¹⁴C er ustabil, og vil degenerera med tid. Derfor kan ein bruka han til å finna ut kor gammalt biomateriale er.

Isotopar er òg svært viktige i kjernefysikken, både når det gjeld atomkraft og atomvåpen. For å få til ein reaksjon treng ein nokre særskilde isotopar av eit stoff. Den berømte tungtvatnaksjonen på Rjukan i Noreg gjekk ut på å hindra tyskarane i å få vatn som inneheldt deuterium-isotopar, som dei kunne ha brukt til å laga atomvåpen.