Mini-kurzus
Izotópok
Az elektronokat nem célszerű klasszikus részecskékként, rögzített körpályákon elképzelni. A kvantummechanika olyan állapotokkal és orbitálokkal írja le őket, amelyek az elektron megtalálási valószínűségét és energiáját jellemzik. Az „elektronfelhő” ezért modell: azt mutatja meg, hol valószínű az elektron jelenléte, nem egy megrajzolható pályát.
Mi marad azonos?
Az elem azonosságát a protonok száma rögzíti. A szén minden atomjában hat proton van, ezért a ¹²C, ¹³C és ¹⁴C mind szén. Semleges állapotban mindháromnak hat elektronja van, így elektronhéjuk és a legtöbb kémiai tulajdonságuk nagyon hasonló.
Mi változik?
Az egyszerű mag–elektronfelhő kép jó kiindulópont, de nem mond el mindent. Többelektronos atomokban az elektronok egymást is taszítják, az energiák pedig a kvantumszámoktól és az árnyékolástól függnek. Ezért a periódusos rendszer részleteihez az atom szerkezetét nemcsak részecskeszámmal, hanem elektronállapotokkal is le kell írni.
Stabil és radioaktív izotópok
Az egyszerű mag–elektronfelhő kép jó kiindulópont, de nem mond el mindent. Többelektronos atomokban az elektronok egymást is taszítják, az energiák pedig a kvantumszámoktól és az árnyékolástól függnek. Ezért a periódusos rendszer részleteihez az atom szerkezetét nemcsak részecskeszámmal, hanem elektronállapotokkal is le kell írni.
Miért hasonló mégis a kémiájuk?
A kémiai kötéseket elsősorban az elektronok, különösen a vegyértékelektronok hozzák létre. Az izotópok azonos rendszám mellett azonos elektronszámú semleges atomokat adnak, ezért ugyanazokat a tipikus kötéseket alakítják ki. Kis különbségek azonban megjelenhetnek a reakciósebességben, mert a különböző tömeg befolyásolja a rezgéseket és a mozgást; ezt izotóphatásnak nevezzük.
Mire használjuk őket?
Az izotópösszetétel geológiai és régészeti kormeghatározást, anyagok eredetének vizsgálatát és orvosi nyomjelzést is lehetővé tesz. A módszer mindig attól függ, hogy az adott izotóp stabil-e, milyen gyorsan bomlik, és a vizsgált rendszer a kialakulása óta mennyire maradt zárt.
Gyakori hiba
Az izotóp nem ion. Izotópok között a neutronok száma tér el; ionképződéskor az elektronok száma változik. A protonok számának megváltoztatása pedig már másik elemet jelent.
Átlagos atomtömeg
Ha egy elemnek több természetes izotópja van, a periódusos rendszerben közölt atomtömeg azok gyakorisággal súlyozott átlaga. Ha két izotóp tömege m₁ és m₂, előfordulásuk pedig x és 1−x, akkor az átlag közel xm₁+(1−x)m₂. Ez magyarázza, miért lehet például egy elem atomtömege két gyakori izotóp tömege közötti nem egész érték.
Próbáld ki
A ³⁷Cl atom rendszáma 17. Hány protonja, neutronja és elektronja van semleges állapotban?
Megoldás
17 proton és 17 elektron. A neutronok száma 37−17=20.