Skillnad mellan stabila och instabila isotoper

Huvudskillnad - Stabil vs instabilisotoper

Isotoper är atomer av samma element som har olika atomstrukturer. Isotoper av samma element har samma atomnummer eftersom de är olika former av samma element. De skiljer sig från varandra beroende på antalet neutroner de har i sina kärnor. Atomerens atommassa bestäms av summan av antalet protoner och antalet elektroner. Därför skiljer sig atomernas massor av isotoper från varandra. Isotoper kan delas huvudsakligen i två grupper som stabila isotoper och instabila isotoper. Huvudskillnaden mellan stabila och instabila isotoper är det stabila isotoper har stabila kärnor medan instabila isotoper har instabila kärnor.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är stabila isotoper
      - Definition, Egenskaper, Program
2. Vad är instabila isotoper
      - Definition, Egenskaper, Program
3. Vad är skillnaden mellan stabila och instabila isotoper
      - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Alfaförfall, stabilitetsbälte, elektroner, helium, isotoper, magnummer, neutroner, protoner, radioaktivitet, uran

Vad är stabila isotoper

Stabila isotoper är atomer som har stabila kärnor. De är icke-radioaktiva på grund av deras kärnans stabilitet. Därför avger inte stabila kärnor strålning. Ett särskilt element kan ha mer än en stabil isotop. För vissa element som uran är alla isotoper instabila. De två huvudsakliga fakta som bestämmer kärnans stabilitet är förhållandet mellan protoner och neutroner och summan av protoner och neutroner.

Fenomenet "Magiska siffror"Är ett begrepp inom kemi som beskriver atomantalet för de mest stabila isotoperna. Det magiska talet kan vara antingen antalet protoner eller antalet neutroner. Om ett visst element har ett magiskt antal protoner eller neutroner, är de stabila isotoper.

Magic Numbers: 2, 8, 20, 28, 50, 82

Protoner: 114

Neutroner: 126, 184 är magiska tal.

Dessutom, om antalet protoner och neutroner är jämntal, är dessa isotoper troligen stabila. Ett annat sätt är att beräkna proton: neutronförhållandet. Det finns en standardgraf på antal neutroner vs. antal protoner. Om proton: neutronförhållandet passar regionen för stabila isotoper i den grafen är dessa isotoper väsentligen stabila.

Figur 1: Grafen för antalet neutroner vs. antal protoner. Den färgade regionen kallas stabilitetsbältet.

Även om stabila isotoper inte är radioaktiva har de många tillämpningar. Till exempel har väteelement tre huvudisotoper. De är protium, deuterium och tritium. Protium är de mest stabila och mest omfattande isotoperna bland dem. Tritium är den mest instabila isotopen. Deuterium är också stabil men är inte så mycket riklig i naturen. Protium är dock en isotop som finns nästan överallt. Deuterium kan användas i form av tungt vatten för laboratorieapplikationer.

Vissa element har bara en stabil isotop. Dessa element kallas monoisotopisk. Det finns 26 kända monoisotopiska element. Andra element har mer än en stabil isotoper. Tenn (Sn) har till exempel 10 stabila isotoper.

Vad är instabila isotoper

Ostabila isotoper är atomer som har instabila kärnor. Dessa är radioaktiva isotoper. Därför kallas de också radioaktiva isotoper. Vissa element som uran har bara radioaktiva isotoper. Andra element har både stabila och instabila isotoper.

Ett instabilt element kan vara instabil på grund av flera anledningar. Förekomsten av ett stort antal neutroner jämfört med antalet protoner är en sådan anledning. I denna typ av isotoper sker radioaktivt förfall för att erhålla ett stabilt tillstånd. Här omvandlas neutroner till protoner och elektroner. Detta kan ges som nedan.

¹₀n →      ¹₁p     +       ⁰_-1e

n är en neutron, p är en proton och e är en elektron. Partiklarnas massa anges i storleksnumret och den elektriska laddningen anges i små bokstävernumret.

Vissa isotoper är instabila på grund av närvaron av ett stort antal protoner. Här kan en proton omvandlas till en neutron och en positron. En positron liknar en elektron men den elektriska laddningen är +1.

¹₁p →    ¹₀n  +   ⁰₁e

Här ⁰₁e anger positronen.

Ibland kan det finnas för många protoner och för många elektroner. Detta indikerar att atommassan är mycket hög. Därefter emitteras två protoner och två neutroner som en heliumatom. Detta kallas alfaförfall.

Figur 2: Alfa förfall av Radium-226

Radioaktiva ämnen har många tillämpningar inom forskning. Dessa kan till exempel användas för att bestämma åldern av fossiler, i DNA-analys eller för medicinska ändamål, etc.

I instabila isotoper kan det radioaktiva förfallet mätas med halveringstiden. Halveringstiden för ett ämne definieras som den tid som ämnet tar för att bli hälften av sin ursprungliga massa på grund av förfall.

Skillnad mellan stabila och instabila isotoper

Definition

Stabila isotoper: Stabila isotoper är atomer som har stabila kärnor.

Instabila isotoper: Ostabila isotoper är atomer som har instabila kärnor.

Radioaktivitet

Stabila isotoper: Stabila isotoper visar inte radioaktivitet.

Instabila isotoper: Ostabila isotoper visar radioaktivitet.

Magic Numbers

Stabila isotoper: Magiska tal anger antalet protoner eller antalet neutroner som finns i de mest stabila isotoperna.

Instabila isotoper: Magiska tal anger inte antalet protoner eller elektroner i instabila isotoper.

tillämpningar

Stabila isotoper: Stabila isotoper används för applikationer där radioaktivitet inte ska vara närvarande.

Instabila isotoper: Ostabila isotoper används i applikationer där radioaktivitet är viktig, såsom vid DNA-analys.

Half Life

Stabila isotoper: Halveringstiden för en stabil isotop är mycket lång eller det har inte någon halveringstid alls.

Instabila isotoper: Halveringstiden för instabil isotop är kort och kan beräknas enkelt.

Slutsats

Alla element på jorden kan delas in i två grupper som stabila isotoper och instabila isotoper. Stabila isotoper är naturligt förekommande former av element som är icke-radioaktiva. Ostabila isotoper är atomer som har instabila kärnor. Därför genomgår dessa element radioaktivitet. Detta är den största skillnaden mellan stabila och instabila isotoper. Radioaktivitet är användbar i många tillämpningar men är inte bra för vår hälsa eftersom strålning kan orsaka mutationer i vårt DNA som kan leda till bildandet av cancerceller.

referenser:

1. "Kärnstabilitet." EasyChem - De bästa HSC-kemianmärkningarna, kursplanpoäng, tidigare papper och videor. N.p., n.d. Webb. Tillgänglig här. 27 juli 2017. 
2. Libretexts. "Nuclear Magic Numbers." Kemi LibreTexts. Libretexts, 05 juni 2017. Web. Tillgänglig här. 27 juli 2017. 

Image Courtesy:

1. "Isotoper och halveringstid" Av BenRG - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Alpha-sönderfall" Av PerOX - (CC0) via Commons Wikimedia