Isotoopit vs isobaarit
Atomit ovat kaikkien olemassa olevien aineiden pieniä rakennuspalikoita. Eri atomien välillä on vaihtelua. Samojen elementtien sisällä on myös variaatioita. Isotoopit ovat esimerkkejä eroista yhden elementin sisällä. Isobarit ovat erilaisia elementtejä, joilla on samank altaisuus.
Isotoopit
Saman alkuaineen atomit voivat olla erilaisia. Näitä saman alkuaineen eri atomeja kutsutaan isotoopeiksi. Ne eroavat toisistaan sillä, että niissä on eri määrä neutroneja. Koska neutroniluku on erilainen, myös niiden massaluku vaihtelee. Saman alkuaineen isotoopeilla on kuitenkin sama määrä protoneja ja neutroneja. Eri isotooppeja esiintyy vaihtelevina määrinä, ja tämä ilmoitetaan prosentteina, joita kutsutaan suhteelliseksi runsaudeksi. Esimerkiksi vedyllä on kolme isotooppia, protium, deuterium ja tritium. Niiden neutronien määrä ja suhteellinen runsaus ovat seuraavat.
1H – ei neutroneja, suhteellinen runsaus on 99,985 %
2H-yksi neutroni, suhteellinen runsaus on 0,015 %
3H- kaksi neutronia, suhteellinen runsaus on 0%
Neutronien määrä, jonka ytimessä voi olla, vaihtelee alkuaineittain. Näistä isotoopeista vain jotkut ovat pysyviä. Esimerkiksi hapella on kolme stabiilia isotooppia ja tinalla kymmenen stabiilia isotooppia. Useimmiten yksinkertaisilla elementeillä on sama neutroniluku kuin protonilukulla, mutta raskaissa alkuaineissa on enemmän neutroneja kuin protoneilla. Neutronien lukumäärä on tärkeä ytimien stabiilisuuden tasapainottamiseksi. Kun ytimet ovat liian raskaita, ne muuttuvat epävakaiksi ja siksi näistä isotoopeista tulee radioaktiivisia. Esimerkiksi 238 U emittoi säteilyä ja hajoaa paljon pienempiin ytimiin. Isotoopeilla voi olla erilaisia ominaisuuksia niiden eri massojen vuoksi. Niillä voi esimerkiksi olla erilaiset spinit, joten niiden NMR-spektrit vaihtelevat. Niiden elektroniluku on kuitenkin samanlainen, mikä aiheuttaa samanlaisen kemiallisen käyttäytymisen.
Massaspektrometrillä voidaan saada tietoa isotoopeista. Se antaa alkuaineen isotooppien lukumäärän, niiden suhteellisen runsauden ja massan.
Isobaarit
Isobaarit ovat eri alkuaineiden atomeja, joilla on sama massaluku, mutta niiden atomiluvut ovat erilaiset. Toisin sanoen niissä on eri määrä protoneja. Esimerkiksi 40S, 40Cl, 40Ar, 40 K ja 40Ca:lla on sama massaluku kuin 40. Kuitenkin, kuten tiedät, rikin atomiluku on 16, kloorin 17, argonin 18, kaliumin 19 ja kalsium – 20. Massaluku on atomeissa olevien protonien ja neutronien kokonaismäärä. Koska yllä olevilla atomeilla on eri määrä protoneja, saman massaluvun saamiseksi niillä pitäisi olla eri neutroneja. Esimerkiksi rikissä pitäisi olla 24 neutronia ja kloorissa 23 neutronia. Massaluku tunnetaan myös nukleoneina. Siksi voimme määritellä isobaarit eri alkuaineiden atomeiksi, joilla on samat nukleonit.
Mitä eroa on isotooppien ja isobaareiden välillä?
• Isotoopit ovat saman alkuaineen eri atomeja, kun taas isobaarit ovat eri alkuaineiden atomeja.
• Isotoopeilla on sama määrä protoneja, mutta ne eroavat neutronien määrästä, mutta isobaarit eroavat protonien ja neutronien määrästä.
• Isotoopeilla on erilaiset massaluvut, kun isobaarien massaluku on sama.
