isotoppien

Isotoppien käsite tarkoittaa saman alkuaineen atomeita, joilla on sama protonien määrä mutta eri neutronien määrä. Tästä seuraa, että massaluku A on erilainen, vaikka kemiallinen käyttäytyminen on pääosin samanlaista. Isotooppien kirjoitusasua käytetään ilmaisemaan massaluku ja alkuaine, esimerkiksi 12C, 13C ja 14C.

Isotopit jaetaan stabiileihin ja radioaktiivisiin. Stabiilit isotopit eivät hajoa käytännössä itsestään, kun taas radioaktiivisilla isotoppeilla on määritelty häviämisaika, jonka pituus vaihtelee peräti pienestä sekunnista useisiin miljardeihin vuosiin. Monilla alkuaineilla on useita stabiileja isotooppeja; joillakin harvinaisilla on vain yksi. Radioaktiiviset isotoopit syntetisoidaan usein ydinreaktioissa tai hiukkassäteilyn avulla ja niitä käytetään laajasti tutkimuksessa sekä lääketieteessä.

Käytännön merkitys isotopoilla liittyy sekä fysiikkaan että sovelluksiin. Eri isotooppi voi tarjota erilaista tietoa massan ja säänneltyjen reaktioiden vaikutuksesta. Esimerkiksi hiili-14:tä käytetään arkeologisessa ja geologisessa ajoituksessa, kun taas meridiaanisiin tutkimukseen ja lääketieteelliseen kuvantamiseen käytetään muita radioaktiivisia isotooppeja. Isotooppien ilman kemiallista eroa onnistutaan mittaamaan massaspektrometrialla tai hajoamismittauksilla, ja niiden koostumusta voidaan analysoida luonnossa sekä laboratoriossa.

Tuotanto ja mittaus perustuvat ydinreaktioihin, neutronikäyttöön ja massaspektrometriaan. Ydinreaktioissa syntyviä isotooppia voidaan puhdistaa ja karakteroida, ja niiden käyttö tarjoaa arvokasta tietoa ympäristöstä, biologiasta ja materiaalitieteestä.