Forskjellen mellom stabile og ustabile isotoper

Hovedforskjell - Stabil vs ustabil isotoper

Isotoper er atomer av samme element som har forskjellige atomstrukturer. Isotoper av samme element har samme atomnummer siden de er forskjellige former for det samme elementet. De adskiller seg fra hverandre i henhold til antall nøytroner de har i kjernene. Atommassen til et element bestemmes av summen av antall protoner og antall elektroner. Derfor er atommassene av isotoper forskjellig fra hverandre. Isotoper kan deles hovedsakelig i to grupper som stabile isotoper og ustabile isotoper. Hovedforskjellen mellom stabile og ustabile isotoper er det stabile isotoper har stabile kjerner mens ustabile isotoper har ustabile kjerne.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er stabile isotoper
      - Definisjon, Egenskaper, Programmer
2. Hva er ustabile isotoper
      - Definisjon, Egenskaper, Programmer
3. Hva er forskjellen mellom stabile og ustabile isotoper
      - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Alfa forfall, belte av stabilitet, elektroner, helium, isotoper, magiske tall, nøytroner, protoner, radioaktivitet, uran

Hva er stabile isotoper

Stabile isotoper er atomer som har stabile kjerner. De er ikke-radioaktive på grunn av stabiliteten av deres kjerner. Derfor avgir stabile kjerne ikke stråling. Et bestemt element kan ha mer enn en stabil isotop. For enkelte elementer som uran er alle isotoper ustabile. De to hovedfakta som bestemmer stabiliteten til kjernene, er forholdet mellom protoner og nøytroner og summen av protoner og nøytroner.

Fenomenet "Magiske tall"Er et begrep i kjemi som beskriver atomstallene til de fleste stabile isotoper. Det magiske tallet kan enten være antall protoner eller antall nøytroner. Hvis et bestemt element har et magisk antall protoner eller nøytroner, er de stabile isotoper.

Magiske tall: 2, 8, 20, 28, 50, 82

Protoner: 114

Neutroner: 126, 184 er magiske tall.

Videre, hvis tallene for både protoner og nøytroner er jevne tall, er disse isotoper trolig stabil. En annen måte er å beregne proton: neutronforholdet. Det er en standardgrafikk av antall neutroner versus antall protoner. Hvis proton: nøytronforholdet passer til regionen for stabile isotoper i den grafen, er disse isotoper i det vesentlige stabile.

Figur 1: Grafen av antall neutroner versus antall protoner. Den fargede regionen kalles stabilitetsbelte.

Selv om stabile isotoper ikke er radioaktive, har de mange applikasjoner. For eksempel har hydrogenelement tre store isotoper. De er Protium, Deuterium og Tritium. Protium er den mest stabile og mest omfattende isotopen blant dem. Tritium er den mest ustabile isotopen. Deuterium er også stabil, men er ikke så mye i naturen. Imidlertid er Protium en isotop funnet nesten overalt. Deuterium kan brukes i form av tungt vann til laboratorieapplikasjoner.

Noen elementer har bare en stabil isotop. Disse elementene kalles monoisotopic. Det er 26 kjente monoisotopiske elementer. Andre elementer har mer enn en stabil isotoper. For eksempel har Tin (Sn) 10 stabile isotoper.

Hva er ustabile isotoper

Ustabile isotoper er atomer som har ustabile kjerne. Disse er radioaktive isotoper. Derfor kalles de også radioaktive isotoper. Noen elementer som uran har bare radioaktive isotoper. Andre elementer har både stabile og ustabile isotoper.

Et ustabilt element kan være ustabilt på grunn av flere grunner. Tilstedeværelsen av et høyt antall nøytroner i forhold til antall protoner er en slik grunn. I denne typen isotoper forekommer radioaktivt henfall for å oppnå en stabil tilstand. Her omdannes neutroner til protoner og elektroner. Dette kan gis som nedenfor.

¹₀n →      ¹₁p     +       ⁰_-1e

n er et nøytron, p er en proton og e er et elektron. Partikkelens masse er oppgitt i store bokstavsnummer og den elektriske ladningen er oppgitt i små bokstaver.

Noen isotoper er ustabile på grunn av tilstedeværelsen av et høyt antall protoner. Her kan en proton omdannes til et neutron og en positron. En positron er lik en elektron, men den elektriske ladningen er +1.

¹₁p →    ¹₀n  +   ⁰₁e

Her ⁰₁e indikerer positronen.

Noen ganger kan det være for mange protoner og for mange elektroner. Dette indikerer at atommassen er veldig høy. Deretter blir to protoner og to nøytroner utsendt som et heliumatom. Dette kalles alfa forfall.

Figur 2: Alfa forfall av Radium-226

Radioaktive elementer har mange anvendelser i forskningsarbeid. For eksempel kan disse brukes til å bestemme alder av fossiler, i DNA-analyse, eller for medisinske formål, etc..

I ustabile isotoper kan det radioaktive henfallet måles ved halveringstid. Halveringstiden for et stoff er definert som tidspunktet som stoffet tar for å bli halvparten av sin opprinnelige masse på grunn av forfall.

Forskjellen mellom stabile og ustabile isotoper

Definisjon

Stabile isotoper: Stabile isotoper er atomer som har stabile kjerner.

Ustabile isotoper: Ustabile isotoper er atomer som har ustabile kjerne.

radioaktivitet

Stabile isotoper: Stabile isotoper viser ikke radioaktivitet.

Ustabile isotoper: Ustabile isotoper viser radioaktivitet.

Magic Numbers

Stabile isotoper: Magiske tall angir antall protoner eller antall nøytroner som er tilstede i de mest stabile isotoper.

Ustabile isotoper: Magiske tall indikerer ikke antall protoner eller elektroner i ustabile isotoper.

applikasjoner

Stabile isotoper: Stabile isotoper brukes til applikasjoner der radioaktivitet ikke bør være tilstede.

Ustabile isotoper: Ustabile isotoper brukes i applikasjoner der radioaktivitet er viktig, som i DNA-analyse.

Halvt liv

Stabile isotoper: Halveringstiden til en stabil isotop er svært lang, eller den har ikke halveringstid i det hele tatt.

Ustabile isotoper: Halveringstiden til ustabil isotop er kort og kan beregnes enkelt.

Konklusjon

Alle elementer på jorden kan deles inn i to grupper som stabile isotoper og ustabile isotoper. Stabile isotoper er naturlig forekommende former for elementer som ikke er radioaktive. Ustabile isotoper er atomer som har ustabile kjerne. Derfor gjennomgår disse elementene radioaktivitet. Dette er hovedforskjellen mellom stabile og ustabile isotoper. Radioaktivitet er nyttig i mange applikasjoner, men er ikke bra for helsen vår siden stråling kan forårsake mutasjoner i vårt DNA som kan føre til dannelse av kreftceller.

referanser:

1. "Nuclear Stability." EasyChem - The Best HSC Chemistry Notes, pensum punkter, tidligere papirer og videoer. N.p., n.d. Web. Tilgjengelig her. 27. juli 2017. 
2. Libretexts. "Nuclear Magic Numbers." Kjemi LibreTexts. Libretexts, 5. juni 2017. Web. Tilgjengelig her. 27. juli 2017. 

Bilde Courtesy:

1. "Isotoper og halveringstid" Av BenRG - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Alpha-forfall" Av PerOX - (CC0) via Commons Wikimedia