Alla element är isotoper. Även om alla atomer av ett givet element har samma atomnummer (antal protoner) varierar atomvikten (antal protoner och neutroner tillsammans). Termen "isotop" avser denna variation i atomvikt - två atomer med samma antal protoner och ett annat antal neutroner är två isotoper av samma element.

Atomnummer

Protoner är positivt laddade partiklar i en atoms kärna. En atom som helhet bär en neutral laddning, så varje positivt laddad proton balanseras av en negativt laddad partikel. Dessa negativa partiklar - elektroner - omlopp utanför kärnan. Elektronens orbitalkonfiguration bestämmer hur en atom kommer att reagera och binda till andra atomer, vilket ger varje element sina specifika kemiska och fysiska egenskaper. Varje element har ett unikt atomnummer tryckt ovanför den kemiska förkortningen på det periodiska bordet.

Atomvikten

Neutroner är subatomära partiklar som inte laddas, så antalet neutroner i en atoms kärna gör påverkar inte antalet elektroner eller deras orbitalkonfiguration. Två atomer med samma antal protoner och ett annat antal neutroner har samma fysikaliska och kemiska egenskaper men olika atomvikter. Dessa två atomer är olika isotoper av samma element. Till exempel är den vanligaste isotopen av väte H-1, vilket betyder att atomen har en proton och inga neutroner, men H-2 och H-3-isotoper existerar även med en respektive två neutroner. Det periodiska tabellen ger ett elementets genomsnittliga atomvikt under elementets kemiska symbol.

Radioaktiva isotoper

Tungare isotoper av en atom är ofta instabila och kommer att bryta ner i lättare isotoper över tiden. Detta atomförlopp frigör energi i form av alfa-, beta- och gammastrålning. Vätgas-3 är till exempel radioaktiv och kommer att bryta ner i väte-2. Alla element har radioaktiva isotoper som förfallna vid olika hastigheter. Sönderfallshastigheten mäts i halveringstid - den tid det tar för hälften av de radioaktiva isotoperna i ett prov av ett givet element att förfallna till lättare isotoper. Halveringstiden för väte-3 är 12,32 år.

Användningar för radioaktiva isotoper

Forskare och medicinsk personal använder omfattande användning av radioaktiva isotoper. Genom att mäta kvantiteten av den naturligt förekommande radioaktiva isotopen kol-14, kan arkeologer och paleontologer bestämma den approximativa åldern för en fossil eller artefakt. Läkare använder isotoperna jod-131 och barium-137 som radioaktiva spårämnen för att upptäcka hjärtproblem, hjärntumörer och andra abnormiteter, och kobolt-60 fungerar som strålningskälla för att stoppa utvecklingen av cancervägar.