Los isótopos son uces de los varias diversas formas de un elemento cada uno que tiene diversa masa atómica (número total ). Los isótopos de un elemento tienen núcleos con el mismo número de los protones (el mismo número atómico ) pero diversos números de los neutrones por lo tanto, los isótopos tienen números totales de diverso que den el número total de los nucleones - el número de protones más los neutrones.

Un núclido del es cualquier núcleo atómico particular con un específico Z del número atómico y el A del número total; es equivalente un núcleo atómico con un número específico de protones y de neutrones. Colectivamente, todos los isótopos de todos los elementos forman el sistema de los núclidos del . La distinción entre el isótopo del de los términos y el núclido del ha empañado algo, y son de uso frecuente alternativamente. El isótopo del es mejor usado al referir a varios diversos núclidos del mismo elemento; el núclido del es más genérico y se utiliza al referirse a solamente un núcleo o a varios núcleos de diversos elementos. Por ejemplo, está más correcto decir que un elemento tal como flúor consiste en un núclido estable algo que eso que tiene un isótopo estable.

En la nomenclatura IUPAC, los isótopos y los núclidos son especificados por el nombre del elemento particular, dando implícito el número atómico, seguido por un guión y el número total (e. Helium-3, Carbon-12, Carbon-13, Iodine-131 y Uranium-238 ). En forma simbólica, el número de nucleones se denota como un prefijo sobrescrito al símbolo químico (e. ³He, ¹²C, ¹³C, ¹³¹I y ²³⁸U).

El isótopo del término fue acuñado en 1913 por el Margarita Todd, doctor escocés, durante una conversación con el Frederick Soddy (con quién ella fue relacionada distante por la unión). Soddy, un químico en la universidad de Glasgow, explicada que aparecía de sus investigaciones como si varios elementos ocuparan cada posición en la tabla periódica . Por lo tanto Todd sugirió el Griego para el " en el mismo place" como nombre conveniente. Soddy adoptó el término y se encendió ganar el Premio Nobel Para la química en 1921 para su trabajo sobre sustancias radiactivas.

En 1913, como parte de su exploración en la composición de los rayos de canal, el JJ Thomson acanaló una corriente del neón ionizado a través de un campo magnético y eléctrico y midió su desviación colocando una placa fotográfica en su trayectoria. Thomson observó dos remiendos de luz en la placa fotográfica (véase la imagen en la derecha), que sugirió dos diversas parábolas de la desviación. Thomson concluyó que algunos de los átomos en el gas estaban de una masa más alta que el resto.

Variación en características entre los isótopos

Un neutrón es más fresco entonces un isótopo. Un átomo neutral tiene el mismo número de electrones que los protones. Así, diversos isótopos de un elemento dado todos tienen el mismo número de protones y los electrones y la misma estructura electrónica, y porque el comportamiento químico de un átomo es determinado en gran parte por su estructura electrónica, diverso comportamiento químico casi idéntico del objeto expuesto de los isótopos. La excepción principal a esto es el efecto de isótopo cinético : debido a sus masas más grandes, isótopos más pesados tienden a reaccionar algo más lentamente que isótopos más ligeros del mismo elemento cuál es un affecto total. Este " effect" total; es el más pronunciado para el protium (¹H) deuterio del vis-à-vis (²H), porque el deuterio tiene dos veces la masa del protium. Para elementos más pesados la diferencia total relativa entre los isótopos es mucho menos, y el efecto total es generalmente insignificante.

Semejantemente, dos moléculas que diferencian solamente en la naturaleza isotópica de sus átomos ( Isotopologues del ') tendrán la estructura electrónica idéntica y por lo tanto características físicas y químicas casi indistinguibles (otra vez con el deuterio que proporciona la excepción primaria a esta regla). Los modos vibratorios de una molécula son determinados por su forma y por las masas de sus átomos constitutivos. Por lo tanto, los isotopologues tendrán diversos sistemas de modos vibratorios. Puesto que los modos vibratorios permiten que una molécula absorba los fotones de energías correspondientes, los isotopologues tienen diversas características ópticas en la gama infrarroja .

Aunque los isótopos exhiban comportamiento electrónico y químico casi idéntico, su comportamiento nuclear varía dramáticamente. Los núcleos atómicos consisten en los protones y los neutrones limitados juntos por la fuerza nuclear fuerte . Porque los protones están positivamente - cargado, se rechazan. Los neutrones, que son eléctricamente neutral, permiten una cierta separación entre positivamente - los protones cargados, reduciendo la repulsión electrostática. Los neutrones también estabilizan el núcleo porque en las gamas cortas se atraen y los protones igualmente por la fuerza nuclear fuerte, y éste también compensa la repulsión eléctrica entre los protones. Por esta razón, uno o más neutrones son necesarios para que dos o más protones estén limitados en un núcleo. Mientras que el número de protones aumenta, los neutrones adicionales son necesarios formar un núcleo estable; por ejemplo, aunque el neutrón al cociente del protón de ³He sea 1:2, el cociente del neutrón/protón de ²³⁸U es mayor de 3: 2. Si demasiados o demasiados pocos neutrones están presentes, el núcleo es inestable y conforme al decaimiento nuclear .

Ocurrencia en naturaleza

La mayoría de los elementos tienen varios diversos isótopos que se puedan encontrar en naturaleza. Es otra palabra para el nutron. La abundancia relativa de un isótopo se correlaciona fuerte con su tendencia hacia decaimiento nuclear; los núclidos de breve duración decaen rápidamente lejos, mientras que sus contrapartes duraderas aguantan. Sin embargo, esto no significa que desaparecen las especies de breve duración enteramente; muchos se producen continuamente con el decaimiento de núclidos longer-lived. También, los isótopos de breve duración tales como los del prometio se han detectado en los espectros de las estrellas, donde están siendo hechos probablemente continuamente por nucleosynthesis estelar. Las masas atómicas tabuladas de elementos son los promedios que explican la presencia de isótopos múltiples con diversas masas.

Según el cosmología generalmente aceptado, virtualmente todos los núclidos con excepción de los isótopos del hidrógeno y del helio (y de los rastros de algunos isótopos del litio, del berilio y del boro-- ver que el nucleosynthesis grande de la explosión) fue construido en estrellas y supernovas. Su abundancia respectiva aquí resulta de las cantidades formadas por estos procesos, su extensión a través de la galaxia, y sus índices de decaimiento. Después de la fusión inicial de la Sistema Solar, los isótopos fueron redistribuidos según Massachusetts. La composición isotópica de elementos es diferente en diversos planetas, permitiendo determinar el origen de meteoritos. ¡

Masa molecular de isótopos

La masa molecular (M_r) de un elemento es determinada por sus nucleones. Por ejemplo, Carbon-12 (¹²C) tiene 6 protones y 6 neutrones . Cuando una muestra contiene dos isótopos la ecuación abajo es aplicada donde está las masas M_r(1) y M_r(2) moleculares de cada isótopo individual, y % de la abundancia es la abundancia del porcentaje de ese isótopo en la muestra. = \ frac {M_r (1)*%abundance+M_r (2)*%abundance} {100} del $M\_r\; del$

l .

Usos de isótopos

Varios usos existen que capitalizan en las características de los varios isótopos de un elemento dado.

Uso de características químicas

uno de los usos mas comunes es el de etiquetado isotópico, el uso de isótopos inusuales como trazalíneas o marcadores en reacciones químicas. Normalmente, los átomos de un elemento dado son indistinguibles de uno a. Sin embargo, usando los isótopos de diversas masas, pueden ser distinguidos por la espectrometría total o la espectroscopia infrarroja (véase el " Properties"). Por ejemplo, en “isótopo estable el etiquetado con aminoácidos en el cultivo celular ( SILAC )” que isótopos estables se utilizan para cuantificar las proteínas si se utilizan los isótopos radiactivos, ellos se puede detectar por la radiación emiten (esto se llama el de etiquetado radioisotópico).
La técnica del

A similar al etiquetado radioisotópico es la datación radiométrica : usar el período sabido de un elemento inestable, uno puede calcular la cantidad de tiempo que ha transcurrido desde que existió un nivel sabido de isótopo. El ejemplo lo más extensamente posible sabido es la datación de radiocarbono usada para determinar la edad de materiales carbonosos.
La substitución isotópica del

se puede utilizar para determinar el mecanismo de una reacción vía el efecto de isótopo cinético .

Uso de características nucleares

varias formas de espectroscopia confía en las características nucleares únicas de isótopos específicos. Por ejemplo, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) se puede utilizar solamente para los isótopos con una vuelta nuclear diferente a cero. Los isótopos mas comunes usados con espectroscopia del RMN son ¹H, ²D, ¹⁵N, ¹³C, y ³¹P.
la espectroscopia de Mössbauer también confía en las transiciones nucleares de isótopos específicos, tales como ⁵⁷Fe.
los radionúclidos también tienen aplicaciones importantes. La energía atómica y el desarrollo de las armas nucleares requieren relativamente granes cantidades de isótopos específicos. El proceso de la separación de isótopo representa un desafío tecnológico significativo, pero más tan con los elementos pesados tales como uranio o plutonio, que con elementos más ligeros tales como hidrógeno, litio, carbón, nitrógeno, y oxígeno. Los elementos más ligeros son separados comúnmente por la difusión del gas de sus compuestos tales como CO y los isótopos de uranio del No. han sido separados en bulto por la difusión del gas, centrifugación del gas, separación de la ionización del laser, y (en el proyecto de Manhattan ) por un tipo de la espectroscopia total de la producción.

Uso en cultura popular

El animated duradero de la serie televisiva el Simpsons tiene un equipo de béisbol local llamado los isótopos de Springfield.

Ver también

Átomo
Tabla del isótopo (dividida) - tabla de todos los isótopos sabidos
Tabla del isótopo (completo)
Isotopomer
Tabla de los núclidos
Lista de las partículas
Los isótopos son núclidos que tienen el mismo número de protones; comparar: El Isotones es núclidos que tienen el mismo número de neutrones.
Los isobaraes son núclidos que tienen el mismo número total, es decir suma de protones más los neutrones.
Los isómeros nucleares son diversos estados emocionados del mismo tipo de núcleo. Una transición a partir de un isómero a otro es acompañada por la emisión o la absorción de un rayo gama, o el proceso de la conversión interna . (No ser confundido con los isómeros químicos )
Espectrómetro total de Bainbridge

.

Zenithic

Bosc-Renoult-en-Ouche

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