Diferența dintre izotopii stabili și instabili

Diferența principală - Izotopi stabili vs instabili

Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au structuri atomice diferite. Izotopii aceluiași element au același număr atomic, deoarece sunt forme diferite ale aceluiași element. Ele diferă unele de altele în funcție de numărul de neutroni pe care îl au în nucleul lor. Masa atomică a unui element este determinată de suma numărului de protoni și de numărul de electroni. Prin urmare, masele atomice ale izotopilor sunt diferite unul de celălalt. Izotopii pot fi împărțiți în principal în două grupe ca izotopi stabili și izotopi instabili. Principala diferență între izotopii stabili și instabili este aceea izotopii stabili au nuclee stabile, în timp ce izotopii instabili au nuclee instabile.

Domenii cheie acoperite

1. Ce sunt izotopii stabili
      - Definiție, Proprietăți, Aplicații
2. Ce sunt izotopii instabili
      - Definiție, Proprietăți, Aplicații
3. Care este diferența dintre izotopii stabili și instabili
      - Compararea diferențelor cheie

Termeni cheie: decalaj alfa, centură de stabilitate, electroni, heliu, izotopi, numere magice, neutroni, protoni, radioactivitate, uraniu

Ce sunt izotopii stabili

Izotopii stabili sunt atomi cu nuclei stabili. Acestea nu sunt radioactive datorită stabilității nucleelor ​​lor. Prin urmare, nucleele stabile nu emit radiații. Un element particular poate avea mai mult de un izotop stabil. Pentru unele elemente cum ar fi uraniul, toți izotopii sunt instabili. Cele două fapte principale care determină stabilitatea nucleelor ​​sunt raportul dintre protoni și neutroni și suma protonilor și a neutronilor.

Fenomenul "Numerele magice"Este un concept în chimie care descrie numerele atomice ale celor mai stabili izotopi. Numărul magic poate fi fie numărul de protoni, fie numărul de neutroni. Dacă un anumit element are un număr magic de protoni sau neutroni, aceștia sunt izotopi stabili.

Numerele magice: 2, 8, 20, 28, 50, 82

Protoni: 114

Neutronii: 126, 184 sunt numere magice.

Mai mult, dacă numerele atât a protonilor, cât și a neutronilor sunt numere parțiale, acești izotopi sunt cel mai probabil stabili. O altă modalitate este de a calcula raportul proton: neutron. Există un grafic standard de numărul de neutroni față de numărul de protoni. Dacă raportul proton: neutron se potrivește regiunii pentru izotopii stabili în graficul respectiv, atunci acești izotopi sunt în esență stabili.

Figura 1: Graficul numărului de neutroni față de numărul de protoni. Regiunea colorată se numește centură de stabilitate.

Deși izotopii stabili nu sunt radioactivi, au multe aplicații. De exemplu, elementul hidrogen are trei izotopi majori. Ele sunt Protium, Deuterium și Tritiu. Protium este izotopii cei mai stabili și cei mai abundenți dintre ei. Tritiuul este izotopul cel mai instabil. Deuteriul este, de asemenea, stabil, dar nu este atât de abundent în natură. Cu toate acestea, Protium este un izotop aproape peste tot. Deuteriul poate fi utilizat sub formă de apă grea pentru aplicații de laborator.

Unele elemente au un singur izotop stabil. Aceste elemente sunt numite monoizotopică. Există 26 de elemente monoizotopice cunoscute. Alte elemente au mai mult de un izotop stabil. De exemplu, Tin (Sn) are 10 izotopi stabili.

Ce sunt izotopii instabili

Izotopii instabili sunt atomi care au nuclee instabile. Acestea sunt izotopi radioactivi. Prin urmare, ei sunt de asemenea numiți izotopi radioactivi. Unele elemente, cum ar fi uraniul, au doar izotopi radioactivi. Alte elemente au izotopi stabili și instabili.

Un element instabil poate fi instabil din mai multe motive. Prezența unui număr mare de neutroni în comparație cu numărul de protoni este un astfel de motiv. În acest tip de izotopi, decaderea radioactivă apare pentru a obține o stare stabilă. Aici, neutronii sunt transformați în protoni și electroni. Acest lucru poate fi dat ca mai jos.

¹₀n →      ¹₁p     +       ⁰_-1e

n este un neutron, p este un proton și e este un electron. Masa particulei este dată în numărul mare și încărcătura electrică este dată cu numărul mic.

Unele izotopi sunt instabile datorită prezenței unui număr mare de protoni. Aici, un proton poate fi transformat într-un neutron și un pozitron. Pozitronul este similar cu un electron, dar încărcarea electrică este +1.

¹₁p →    ¹₀n  +   ⁰₁e

Aici ⁰₁e indică poziția.

Uneori, pot exista prea multe protoni și prea mulți electroni. Aceasta indică faptul că masa atomică este foarte mare. Apoi, doi protoni și doi neutroni sunt emise ca un atom de Helium. Aceasta se numește decalaj alfa.

Figura 2: Degradarea alfa a Radium-226

Elementele radioactive au multe aplicații în activitatea de cercetare. De exemplu, acestea pot fi folosite pentru a determina vârsta fosilelor, pentru analiza ADN sau pentru scopuri medicale, etc.

În izotopii instabili, decăderea radioactivă poate fi măsurată prin timpul lor de înjumătățire. Timpul de înjumătățire al unei substanțe este definit ca timpul necesar pentru ca substanța respectivă să devină o jumătate din masa inițială datorată dezintegrării.

Diferența dintre izotopii stabili și instabili

Definiție

Izotopi stabili: Izotopii stabili sunt atomi cu nuclei stabili.

Izotopi instabili: Izotopii instabili sunt atomi care au nuclee instabile.

Radioactivitate

Izotopi stabili: Izotopii stabili nu prezintă radioactivitate.

Izotopi instabili: Izotopii instabili prezintă radioactivitate.

Numerele magice

Izotopi stabili: Numerele magice indică numărul de protoni sau numărul de neutroni prezenți în cei mai stabili izotopi.

Izotopi instabili: Numerele magice nu indică numărul de protoni sau electroni în izotopii instabili.

Aplicații

Izotopi stabili: Izotopii stabili sunt utilizați pentru aplicații în care nu trebuie să existe radioactivitate.

Izotopi instabili: Izotopii instabili sunt utilizați în aplicații în care radioactivitatea este importantă, cum ar fi analiza ADN-ului.

Jumătate de viață

Izotopi stabili: Timpul de înjumătățire al unui izotop stabil este foarte lung sau nu are un timp de înjumătățire deloc.

Izotopi instabili: Timpul de înjumătățire al izotopului instabil este scurt și poate fi calculat cu ușurință.

Concluzie

Toate elementele de pe pământ pot fi împărțite în două grupe ca izotopi stabili și izotopi instabili. Izotopii stabili sunt forme naturale de elemente care nu sunt radioactive. Izotopii instabili sunt atomi care au nuclee instabile. Prin urmare, aceste elemente sunt supuse radioactivității. Aceasta este principala diferență între izotopii stabili și instabili. Radioactivitatea este utilă în multe aplicații, dar nu este bună pentru sănătatea noastră, deoarece radiația poate provoca mutații în ADN-ul nostru care poate duce la formarea de celule canceroase.

Referințe:

1. "Stabilitate Nucleară". EasyChem - cele mai bune note de chimie HSC, puncte Dotare Syllabus, Documente anterioare și Video. N.p., n.d. Web. Disponibil aici. 27 iulie 2017. 
2. Libretele. "Numere magice nucleare." LibreTexts. Libretexts, 05 iunie 2017. Web. Disponibil aici. 27 iulie 2017. 

Datorită fotografiei:

1. "Izotopi și timpul de înjumătățire" de BenRG - Activitate proprie (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons
2. "Alfa-decay" de PerOX - (CC0) prin Wikimedia Commons