Isotopi

Isotopi (pia: nyukilidi) ni aina tofauti za atomi za elementi za kikemia. Isotopi za elementi fulani zina nambari sawa ya protoni katika viini vyao lakini nambari tofauti za neutroni.

Isotopi 3 za hidrojeni

Atomi ya elementi ya kikemia inaweza kupatikana kwa hali tofauti. Hali hizi tofauti huitwa isotopi.

Isotopi, protoni, elektroni na nyutroni

Atomi zote za elementi moja ziko sawa katika

• idadi ya protoni kwenye kiini cha atomi na
• idadi ya elektroni kwenye mizingo elektroni.

Isotopi za elementi moja zinatofautiana katika

• idadi ya nyutroni kwenye kiini cha atomi
• uzani atomia yaani masi ya atomi (kiasi cha maada kilichopo ndani ya atomi).

Tabia za elementi kikemia na kifizikia

Hali ya isotopi haibadilishi tabia za elementi na hapo ni asili ya jina "iso-topi" kutoka Kigiriki isos (ἴσος "sawa") na topos (τόπος "mahali"). Maana yake hata kama atomi hizi zina tabia tofauti za ndani zinapangwa mahali palepale kwenye jedwali la elementi. Ilhali tabia za nje za atomi zinatawaliwa na idadi ya elektroni katika mizingo elektroni, isotopi hazionyeshi tofauti kikemia lakini kwa macho ya fizikia zinaweza kuwa tofauti. Kwa hiyo hata isotopi za elementi zinajenga molekuli sawa na atomi zote za elementi hii. Lakini michakato ya muungo atomia inaendelea polepole kiasi kama masi ya isotopi ni kubwa zaidi.

Aina za isotopi

Elementi zote zinajulikana kuwa na isotopi, kuanzia moja hadi nyingi. Isotopi zinaweza kutofautishwa kwa makundi mawili:

• isotopi thabiti zinazokaa vilevile
• isotopi nururifu zinazobadilika, na hizi zinatofautishwa kwa
  • isotopi nururifu asilia
  • isotopi nururifu zilizotengenezwa

Katika viini atomia vya isotopi thabiti kuna uwiano kati ya nyutroni na protoni. Halafu hakuna nguvu inayosababisha badiliko la atomi ndani yake.

Mbunguo nyuklia wa isotopi nururifu

Katika kiini cha atomi za isotopi nururifu uwiano kati ya nyutroni na protoni si thabiti. Uwiano huu haupo. Atomi hizi zinaelekea kuingia katika hali ya uwiano kwa kupunguza chembe au nishati. Huu ni mnururisho na kuna hasa aina tatu za mnururisho zinazoitwa kwa herufi za Kigiriki alfa, beta na gamma. Mchakato huu unaitwa mbunguo nyuklia. Kwa njia ya mnururisho alfa na beta atomi inaachana na chembe kadhaa na kuwa elementi nyingine katika hali thabiti.

Kwa mfano Kaboni (C) inapatikana kiasili kwa umbo la isotopi tatu.

• Kaboni ya kawaida (ambayo ni 98.89% ya kaboni yote duniani) huwa na kiini chenye protoni 6 na nyutroni 6, idadi ya elktroni si 6 pia sawa na idadi ya protoni. Inaitwa C-12 maana isotopi hii ina uzani atomia 12 (protoni 6 + nyutroni 6).
• Kuna isotopi thabiti ya pili inayoitwa C-13 kwa sababu ina protoni 6 na nyutroni 7, jumla 13. Isotopi ya C-13 ni takriban asilimia 1.1 ya kaboni yote duniani.
• Isotopi ya tatu ni C-14 yenye protoni 6 na nyutroni 8. C-14 si thabiti ni nururifu. Kiwango chake ni kidogo sana na C-14 inatokea katika tabaka za juu za angahewa kama atomi ya nitrojeni (N) inagongwa na nyutroni ya mnururisho wa angani na kuipokea katika kiini chake. Lakini hali hii si thabiti na atomi za C-14 zinarudi polepole kuwa isotopi thabiti ya N-14 (nitrojeni) kwa kuachana na elektroni 1 na electroni antineutrino. C-14 inaungana haraka na oksijeni kuwa CO² nururifu inayoingia katika mimea yote kwa kiasi kidogo. Ilhali nusumaisha ya C-14 inajulikana ni miaka 5,730±40. Hii inaruhusu kupima umri wa masalio ya mimea hadi umri wa miaka 60,000. Upimaji huu ni usaidizi muhimu katika fani ya akiolojia.