Gli Isotopi

_martina.mazzotta
di _martina.mazzotta
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Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con identico numero di protoni ma massa differente, dovuta a neutroni variabili. Possono essere stabili o instabili, con i secondi soggetti a decadimento radioattivo, emettendo particelle e radiazioni.

Concetti Chiave

  • Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni, mantenendo così le stesse proprietà chimiche.
  • L'idrogeno ha isotopi unici con nomi propri: prozio, deuterio e trizio, a differenza degli isotopi di altri elementi.
  • Esistono isotopi stabili e instabili; quelli instabili subiscono decadimenti radioattivi, emettendo particelle come alfa e beta.
  • Il decadimento β⁺ avviene in nuclei con eccesso di protoni, mentre il decadimento β⁻ coinvolge la trasformazione di un neutrone in un protone.
  • Il decadimento α emette particelle ad alta energia, utilizzato in radioterapia per danneggiare le cellule tumorali in modo mirato.

Gli isotopi di un elemento sono atomi aventi lo stesso numero atomico ma diverso numero di massa. Gli studi sulla radioattività e i raggi anodici misero in evidenza l'esistenza di atomi dello stesso elemento ma che differivano per numero di neutroni. Gli isotopi occupano la stessa posizione nella tavola degli elementi e condividono le proprietà chimiche dell'elemento in questione. Quindi gli isotopi hanno lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni.

La notazione degli isotopi è la seguente:

188 O 168 O ? questi sono due isotopi dell'ossigeno aventi lo stesso numero atomico (8) ma differente numero di massa, rispettivamente 18 e 16. Tali isotopi vengono chiamati ossigeno-16 e ossigeno-18.

L'idrogeno è l'unico elemento i cui isotopi non prendono il nome dall'elemento stesso ma sono dotati di nome proprio. Gli isotopi dell'idrogeno sono tre: il prozio 1H, il deuterio 2H e il trizio 3H.

Isotopi dell'idrogeno

Cenni di chimica nucleare

La maggior parte degli elementi possiede due o più isotopi stabili ma non tutti gli isotopi sono stabili, esistono anche gli isotopi instabili. Gli isotopi instabili sono quelli che per stabilizzarsi vanno incontro a decadimento radioattivo emettendo raggi

[math] \alpha, \beta, \gamma [/math]
. Nell'immagine seguente è rappresentata una nuvola colorata con dei quadratini neri che rappresentano i nuclei stabili, che non decadono. Ci sono però dei nuclei che hanno neutroni o protoni in eccesso e sono instabili e decadono.

Isotopi e decadimento radiattivo

I nuclei che hanno un eccesso di protoni vanno incontro ad un tipo di decadimento mentre i nuclei con un eccesso di neutroni vanno incontro ad un altro tipo di decadimeno.

Decadimento

[math] \beta^{+} [/math]

Il decadimento positronico o

[math] \beta^{+} [/math]
avviene nei nuclei con un eccesso di protoni. In seguito al decadimento viene emesso un positrone, che è l'antiparticella dell'elettrone, un neutrone e un neutrino.

[math] p \rightarrow n + e^{+}+v [/math]

Decadimento

[math] \beta^{-} [/math]

Nel decadimento

[math] \beta^{-} [/math]
un neutrone si trasforma in un protone e in un elettrone più un antineutrino.

[math] \displaystyle \rightarrow p + e^{-}+\overline{V}_{e} [/math]

Decadimento

[math] \alpha [/math]

Il decadimento α comporta l'emissione di una particella formata da due protoni e due neutroni (nucleo di He). Queste particelle sono molto grosse e cariche di energia a tal punto che quando avviene il decadimento la particella α rilascia subito tutta la sua energia nel breve spazio che la circonda.

decadimento alfa

Il decadimento α viene utilizzato per fare radioterapia perché emette un'energia così intensa da frantumare le cellule tumorali e danneggiarle irreparabilmente.

(Le immagini sono tratte da Wikipedia)

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Domande da interrogazione

  1. Cosa sono gli isotopi e come si differenziano tra loro?

    2. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con lo stesso numero atomico ma diverso numero di massa, differendo per il numero di neutroni. Occupano la stessa posizione nella tavola degli elementi e condividono le proprietà chimiche dell'elemento (testo).

  2. Qual è la notazione utilizzata per identificare gli isotopi?

    3. La notazione degli isotopi prevede di indicare il numero di massa e il numero atomico, come ad esempio 18 8 O e 16 8 O, che rappresentano rispettivamente l'ossigeno-18 e l'ossigeno-16 (testo).

  3. Quali sono gli isotopi dell'idrogeno e come vengono denominati?

    4. Gli isotopi dell'idrogeno sono tre: prozio (1H), deuterio (2H) e trizio (3H). A differenza degli altri elementi, gli isotopi dell'idrogeno hanno nomi propri (testo).

  4. Quali sono i tipi di decadimento radioattivo e come si differenziano?

    5. I principali tipi di decadimento radioattivo sono il decadimento β+ (positronico), il decadimento β- e il decadimento α. Il decadimento β+ avviene in nuclei con eccesso di protoni, il β- in nuclei con eccesso di neutroni, mentre il decadimento α comporta l'emissione di una particella composta da due protoni e due neutroni (testo).

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