Isotopi

Gli isotopi: atomi con lo stesso numero atomico ma diverso numero di massa

Gli atomi di un elemento sono caratterizzati dal numero atomico Z (che lo si determina nella tavola periodica).

Atomi che hanno lo stesso numero atomico Z (e quindi appartengono allo stesso elemento), ma differiscono per il numero di massa A prendono il nome di isotopi.

Il cloro, ad esempio, è una miscela di due isotopi che vengono così rappresentati:

³⁵Cl ³⁷Cl

Entrambi gli atomi di cloro hanno 17 protoni (ciò contraddistingue gli atomi di cloro). I due isotopi però differiscono nel numero di massa A poiché hanno un diverso numero di neutroni. Applicando la formula vista in precedenza (si veda numero atomico e numero di massa)

n° = A - Z

è possibile calcolare il numero di neutroni.

Per l'isotopo ³⁵Cl si ha: n° = A - Z = 35 - 17 = 18 neutroni
Per l'isotopo ³⁷Cl si ha: n° = A - Z = 37 - 17 = 20 neutroni

Gran parte degli elementi che si trovano in natura non sono costituiti da atomi tutti identici: sono miscele di isotopi con composizione costante.

Così, ad esempio, la composizione isotopica dell'argon è:

³⁶Ar 0,337% ; ³⁸Ar 0,063% ; ⁴⁰Ar 99,60%

Ciò indica che l'argon naturale è costituito, secondo le percentuali indicate, da tre isotopi, tutti di numero atomico 18 ma con numero di massa 36, 38 e 40.

Il termine isotopo deriva da una parola greca che significa “stesso posto”. Gli isotopi di un elemento chimico, infatti, hanno lo stesso numero atomico Z e quindi occupano lo stesso posto nella tavola periodica.

Inoltre, pur avendo masse differenti, non differiscono nel loro comportamento chimico, perché hanno lo stesso numero di protoni e quindi lo stesso numero di elettroni.

L'uguaglianza delle proprietà chimiche e chimico-fisiche fra isotopi di uno stesso elemento è tanto più netta quanto più elevati sono i valori delle masse atomiche, cioè quanto più piccolo è il valore della differenza percentuale di massa fra i vari isotopi.

Per isotopi di elementi leggeri invece, tale valore diventa sensibile (si consideri il caso estremo degli isotopi dell'idrogeno) e provoca variazioni dei valori delle energie di legame e di conseguenza delle proprietà chimico e chimico-fisiche degli isotopi.

Isotopi dell'Idrogeno

L'idrogeno è una miscela di tre isotopi: prozio, deuterio, trizio.

I tre isotopi dell'idrogeno hanno un protone ciascuno ma differiscono per il numero di neutroni. Il prozio non ha neutroni, il deuterio ne ha uno e il trizio ne ha due.

¹H (prozio) ²H (deuterio) ³H (trizio o tritio)

Ciascun elemento è costituito da una miscela di isotopi in percentuale sempre costante.