Etusivu
Tehtävät
Kirjanmerkit
Atomiluku, massaluku ja isotoopit
Hanki lisää sisältöä päivittämällä
Miksi sanotaan isotooppeja, jotka eivät hajoa radioaktiivisesti?
Tässä on atomi. Tällä atomilla on ydin, joka koostuu kolmesta protonista ja kolmesta neutronista... Lisäksi ytimen ympärillä on kolme elektronia. Yksi tästä "kolmikosta" kertoo meille, että kyseessä on litiumatomi. Mutta mikä näistä kolmesta sen määrittelee?
Entä jos elektroneja olisi yksi vähemmän? Sitten se olisi ioni, mutta se olisi silti saman alkuaineen, eli litiumin, ioni. Entä jos neutroneita olisi yksi lisää? Tekisikö se siitä eri alkuaineen? Ei.
On olemassa litiumatomeita, joilla on neljä neutronia, joten sekään ei ole ratkaiseva tekijä. Mutta jos poistamme tai lisäämme protonin, silloin kyseessä ei ole enää sama alkuaine. Protonien lukumäärä määrittelee sen, mihin alkuaineeseen atomi kuuluu. Atomin protonimäärälle on olemassa erityinen nimi, eli atomiluku. Vedyn atomiluku on yksi.
Se tarkoittaa, että yhden protonin atomi on aina vety, huolimatta sen neutroni- tai elektronimäärästä. Seuraava alkuaine on helium, jonka atomiluku on kaksi. Sillä on aina kaksi protonia. Joten kyseessä olivat ne kolme protonia, jotka tekivät tästä... litiumatomin.
Protonien lukumäärä - atomiluku - määrittää sen, mistä alkuaineesta on kyse. Entäpä neutronien määrä? Katsotaanpa näitä kahta versiota litiumista. Jos laskemme ytimen hiukkasten kokonaismäärän, atomilla on kolme protonia ja lisäksi neljä neutronia, eli yhteensä seitsemän ydinhiukkasta. Tämäntyyppinen litiumatomi on nimeltään "litium-seitsemän".
Kolmen neutronin litiumatomilla on yhteensä kuusi ydinhiukkasta, joten se on "litium-kuusi". Litium-7 ja litium-6 ovat litiumin isotooppeja. Niillä on sama protonimäärä, mutta niiden neutronimäärä eroaa toisistaan. Neutronien määrä ei vaikuta paljoakaan alkuaineen kemiallisiin ominaisuuksiin, mutta se antaa atomille eri massan. Sen vuoksi hiukkasten lukumäärää ytimessä kutsutaan massaluvuksi.
Atomiluvun lailla myös massaluku on aina kokonaisluku, koska atomilla ei voi olla 3,5 protonia tai 1,2 neutronia. Onko litiumilla enemmän kuin kaksi isotooppia? Kyllä, mutta... Ne eivät ole vakaita. Voimme luoda niitä laboratoriossa, mutta nämä muut litiumin isotoopit ovat lyhytikäisiä, eikä niitä voi löytää luonnosta.
Joillakin alkuaineilla on vain yksi vakaa isotooppi. Esimerkiksi fluorilla. Kaikilla luonnossa esiintyvillä fluoriatomeilla on yhdeksän protonia ja kymmenen neutronia, joten niiden kaikkien massaluku on... 19. Muilla alkuaineilla on paljon erilaisia isotooppeja.
Kärkisijalla on tina, jolla on kymmenen vakaata isotooppia. Niillä kaikilla on sama määrä protoneita - 50, mutta neutronien määrä voi vaihdella 62:sta 74:ään! Erot isotooppien kemiallisessa käyttäytymisessä ovat lähes olemattomat. Vain massat eroavat toisistaan. Joskus on tarpeellista tietää alkuaineen jokaisen atomin keskimääräinen massa.
Käytämme sitä laskeaksemme atomien lukumäärän punnitsemalla sen. Keskimääräinen massa riippuu tietenkin alkuaineen isotooppien yhdistelmästä. Jos painavia isotooppeja on enemmän, se nostaa niiden keskimääräistä massaa. Massaluku kertoo protonien lukumäärän ja neutronien lukumäärän yhteensä, eli ydinhiukkasten kokonaismäärän. Eri massalukujen atomit ovat tietyn alkuaineen isotooppeja.
Useimmat alkuaineet muodostuvat eri isotooppien yhdistelmistä. Atomiluku kertoo protonien lukumäärän atomin ytimessä. Se siis määrittelee, mikä alkuaine on kyseessä.