ایزوتوپ

ایزوتوپ ( به فرانسوی: Isotope ) ، اتم های یک عنصر مشخص هستند که عدد اتمی ( Z ) یکسان و عدد جرمی ( A ) متفاوتی دارند. عدد اتمی بیانگر تعداد پروتون های هستهٔ اتم است؛ بنابراین ایزوتوپ های یک عنصر، تعداد پروتون های مساوی دارند. اختلاف در عدد جرمی ایزوتوپ ها از اختلاف تعداد نوترون های موجود در هستهٔ آن ها ناشی می شود. عدد اتمی در سمت چپ و پایین نماد شیمیایی آمده و عدد جرمی در سمت چپ و بالای نماد شیمیایی آمده است. در حقیقت به اتم های یک عنصر، که تعداد نوترون متفاوت دارند ایزوتوپ گفته می شود.
در توضیح دیگر: ایزوتوپ به عنصر شیمیایی می گویند که در اتم خود، تعداد پروتون و الکترون یکسان و تعداد نوترون متفاوت داشته باشد. به عبارت دیگر، ایزوتوپ ها عناصری هستند که تنها در تعداد نوترون هایشان با یکدیگر متفاوت باشند. به طور مثال، کربن - ۱۲، کربن - ۱۳ و کربن - ۱۴، همگی ایزوتوپ های کربن به شمار می آیند. عدد اتمی یا تعداد پروتون ها ( در کربن برابر ۶ ) مانند سایر عناصر همواره عددی ثابت است در حالی که کربن - ۱۲ در مجموع ۶ نوترون، کربن - ۱۳ در مجموع ۷ نوترون و کربن - ۱۴ در مجموع ۸ نوترون دارد. بدین ترتیب عدد جرمی ( تعداد پروتون ها و نوترون ها ) ایزوتوپ های کربن به ترتیب ۱۲، ۱۳ و ۱۴ است.
نام گذاری یک ایزوتوپ به صورت نام عنصر مورد نظر، خط فاصله و عدد جرمی آن ایزوتوپ انجام می شود ( برای نمونه هیدروژن - ۲ ( دوتریوم ) و اورانیوم - ۲۳۵ ) . [ ۱] هنگامی که از نمادهای شیمیایی استفاده شود، عدد اتمی به صورت زیرنویس و عدد جرمی به صورت بالانویس، هر دو پیش از نماد عنصر نوشته می شوند ( مانند O۱۸۸ ) . البته با توجه به این که نماد یک عنصر، معرف عدد اتمی آن نیز هست؛ معمولاً تنها عدد جرمی نشان داده می شود ( مانند O۱۸ ) . گاهی حرف m نیز به عدد جرمی افزوده می شود که نشان دهندهٔ ایزومر بودن آن ایزوتوپ است ( مانند Tc۹۹m ) .
ایزوتوپ پایدار به عنوان ایزوتوپی تعریف می شود که تاکنون هیچ شکلی از واپاشی آن مشاهده نشده است. اگر نسبت نوترون به پروتون عنصر کمتر از یک و نیم باشد عنصر بدون واپاشی و پرتوزایی است. تاکنون ۲۵۴ ایزوتوپ پایدار شناسایی شده اند که مربوط به ۸۲ عنصر اول جدول تناوبی ( به جز تکنسیم و پرومتیم ) هستند. البته پیش بینی می شود که تنها ایزوتوپ هایی از ۴۰ عنصر اول ( شامل ۹۰ ایزوتوپ ) ، نسبت به همهٔ شکل های واپاشی پایدار باشند و سایر ایزوتوپ هایی که اکنون به عنوان ایزوتوپ پایدار خوانده می شوند، در مقابل شکلی از واپاشی، ناپایدار باشند که تاکنون مشاهده نشده است.

ایزوتوپ (isotope)
هریک از دو یا چند اتم با عدد اتمییا تعداد پروتونیکسان، و جرم اتمیمتفاوت. در این حالت، تعداد نوترون۴های این اتم ها با هم تفاوت دارد (← جرم اتمی نسبی). ایزوتوپ ها ممکن است پایداریا پرتوزاباشند (← پرتوایزوتوپ)، در طبیعت وجود داشته باشند، یا مصنوعاً تولید شوند. مثلاً، هیدروژن علاوه بر ایزوتوپ پایدار۱H دارای ایزوتوپ های ۲H(دوتریوم) و ۳H(تریتیوم) است. این اصطلاح را شیمی دان انگلیسی، فردریک سودی، پژوهشگر پیشگام در زمینۀ فروپاشی اتمی، وضع کرد. عناصری که در انتها و پایین جدول تناوبیقرار دارند، اتم هایی با تعداد پروتون و نوترون های تقریباً یکسان هستند. به این عناصر ایزوتوپ های پایدارمی گویند. ایزوتوپ های پایدار اُکسیژن عبارت اند از ۱۶O، ۱۷O، ۱۸O و ایزوتوپ های پایدار کربُنعبارت اند از ۱۲C و ۱۴C. در عناصری با جرم اتمی زیاد، تعداد نوترون بسیار بیشتر از تعداد پروتون هاست و به همین سبب پایداری کمتری دارند. این ایزوتوپ ها بیشتر از طریق پرتوزایی در معرض واپاشی اند. دو نمونه از این ایزوتوپ ها عبارت اند از ۲۳۸U (اورانیومِ۲۳۸) و ۶۰Co (کبالتِ۶۰). در شتاب دهندۀ سیکلوترونی، با استفاده از هدف چرخانی که با آب خنک می شود، ایزوتوپ تولید می کنند. ایزوتوپ های تولید شده عبارت اند از گالیومِ۶۷، با نیم عمر۷۸ ساعت، و ایندیومِ۱۱۱، با نیم عمر ۶۷ ساعت. با تابش دهی گسترده به مدت ۱۵۰ ساعت، می توان سدیومِ۲۲، کبالتِ ۵۷، و کادمیومِ۱۰۹ نیز تولید کرد که نیم عمر همۀ آن ها بیش از ۱۵۰ ساعت است.