Differenza tra isotopi stabili e instabili

Differenza principale - Isotopi stabili e instabili

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno differenti strutture atomiche. Gli isotopi dello stesso elemento hanno lo stesso numero atomico poiché sono forme diverse dello stesso elemento. Differiscono tra loro in base al numero di neutroni che hanno nel loro nucleo. La massa atomica di un elemento è determinata dalla somma del numero di protoni e del numero di elettroni. Pertanto, le masse atomiche degli isotopi sono diverse l'una dall'altra. Gli isotopi possono essere divisi principalmente in due gruppi come isotopi stabili e isotopi instabili. La principale differenza tra isotopi stabili e instabili è quella gli isotopi stabili hanno nuclei stabili mentre gli isotopi instabili hanno nuclei instabili.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono gli isotopi stabili
      - Definizione, Proprietà, Applicazioni
2. Cosa sono gli isotopi instabili
      - Definizione, Proprietà, Applicazioni
3. Qual è la differenza tra isotopi stabili e instabili
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Alfa Decadimento, Cintura di stabilità, Elettroni, Elio, Isotopi, Numeri magici, Neutroni, Protoni, Radioattività, Uranio

Cosa sono gli isotopi stabili

Gli isotopi stabili sono atomi aventi nuclei stabili. Sono non radioattivi a causa della stabilità dei loro nuclei. Pertanto, i nuclei stabili non emettono radiazioni. Un particolare elemento può avere più di un isotopo stabile. Per alcuni elementi come l'uranio, tutti gli isotopi sono instabili. I due principali fatti che determinano la stabilità dei nuclei sono il rapporto tra protoni e neutroni e la somma di protoni e neutroni.

Il fenomeno di "Numeri magici"È un concetto in chimica che descrive i numeri atomici degli isotopi più stabili. Il numero magico può essere il numero di protoni o il numero di neutroni. Se un particolare elemento ha un numero magico di protoni o neutroni, sono isotopi stabili.

Numeri magici: 2, 8, 20, 28, 50, 82

Protoni: 114

Neutro: 126, 184 sono numeri magici.

Inoltre, se i numeri di entrambi i protoni e neutroni sono numeri pari, questi isotopi sono probabilmente stabili. Un altro modo è calcolare il rapporto protone: neutroni. C'è un grafico standard di numero di neutroni vs. numero di protoni. Se il protone: il rapporto neutronico si adatta alla regione per isotopi stabili in quel grafico, allora quegli isotopi sono sostanzialmente stabili.

Figura 1: il grafico del numero di neutroni rispetto al numero di protoni. La regione colorata è chiamata la cintura di stabilità.

Sebbene gli isotopi stabili non siano radioattivi, hanno molte applicazioni. Ad esempio, l'elemento idrogeno ha tre isotopi principali. Sono protium, deuterio e trizio. Il protium è tra gli isotopi più stabili e più abbondanti. Il trizio è l'isotopo più instabile. Anche il deuterio è stabile, ma non è così abbondante in natura. Tuttavia, Protium è un isotopo trovato quasi ovunque. Il deuterio può essere utilizzato sotto forma di acqua pesante per applicazioni di laboratorio.

Alcuni elementi hanno solo un isotopo stabile. Questi elementi sono chiamati monoisotopico. Ci sono 26 elementi monoisotopici noti. Altri elementi hanno più di un isotopi stabili. Ad esempio, Tin (Sn) ha 10 isotopi stabili.

Cosa sono gli isotopi instabili

Gli isotopi instabili sono atomi che hanno nuclei instabili. Questi sono isotopi radioattivi. Pertanto, sono anche chiamati isotopi radioattivi. Alcuni elementi come l'uranio hanno solo isotopi radioattivi. Altri elementi hanno isotopi sia stabili che instabili.

Un elemento instabile può essere instabile a causa di diversi motivi. La presenza di un numero elevato di neutroni rispetto al numero di protoni è una di queste ragioni. In questo tipo di isotopi si verifica il decadimento radioattivo per ottenere uno stato stabile. Qui, i neutroni vengono convertiti in protoni ed elettroni. Questo può essere dato come di seguito.

¹₀n →      ¹₁p     +       ⁰_-1e

n è un neutrone, p è un protone ed e è un elettrone. La massa della particella è data nel numero maiuscolo e la carica elettrica è data nel numero minuscolo.

Alcuni isotopi sono instabili a causa della presenza di un numero elevato di protoni. Qui, un protone può essere convertito in un neutrone e un positrone. Un positrone è simile a un elettrone ma la carica elettrica è +1.

¹₁p →    ¹₀n  +   ⁰₁e

Qui ⁰₁e indica il positrone.

A volte, possono esserci troppi protoni e troppi elettroni. Questo indica che la massa atomica è molto alta. Quindi due protoni e due neutroni vengono emessi come un atomo di elio. Questo è chiamato decadimento alfa.

Figura 2: decadimento alfa del radio-226

Gli elementi radioattivi hanno molte applicazioni nel lavoro di ricerca. Ad esempio, questi possono essere utilizzati per determinare l'età dei fossili, l'analisi del DNA, per scopi medicinali, ecc.

Negli isotopi instabili, il decadimento radioattivo può essere misurato in base alla loro emivita. L'emivita di una sostanza è definita come il tempo impiegato da quella sostanza per diventare una metà della sua massa iniziale dovuta al decadimento.

Differenza tra isotopi stabili e instabili

Definizione

Isotopi stabili: Gli isotopi stabili sono atomi aventi nuclei stabili.

Isotopi instabili: Gli isotopi instabili sono atomi aventi nuclei instabili.

Radioattività

Isotopi stabili: Gli isotopi stabili non mostrano radioattività.

Isotopi instabili: Isotopi instabili mostrano radioattività.

Numeri magici

Isotopi stabili: I numeri magici indicano il numero di protoni o il numero di neutroni presenti negli isotopi più stabili.

Isotopi instabili: I numeri magici non indicano il numero di protoni o di elettroni in isotopi instabili.

applicazioni

Isotopi stabili: Isotopi stabili sono usati per applicazioni in cui la radioattività non dovrebbe essere presente.

Isotopi instabili: Isotopi instabili sono utilizzati in applicazioni in cui la radioattività è importante come nell'analisi del DNA.

Metà vita

Isotopi stabili: L'emivita di un isotopo stabile è molto lunga o non ha affatto un'emivita.

Isotopi instabili: L'emivita dell'isotopo instabile è breve e può essere calcolata facilmente.

Conclusione

Tutti gli elementi sulla terra possono essere divisi in due gruppi come isotopi stabili e isotopi instabili. Gli isotopi stabili sono forme naturali di elementi non radioattivi. Gli isotopi instabili sono atomi aventi nuclei instabili. Pertanto, questi elementi subiscono radioattività. Questa è la principale differenza tra isotopi stabili e instabili. La radioattività è utile in molte applicazioni ma non fa bene alla nostra salute poiché le radiazioni possono causare mutazioni nel nostro DNA che possono portare alla formazione di cellule cancerose.

Riferimenti:

1. "Stabilità nucleare." EasyChem - Le migliori note di chimica HSC, Syllabus Dot-Points, Past Papers e Video. N., n. Web. Disponibile qui. 27 luglio 2017. 
2. Libretexts. "Nuclear Magic Numbers." Chemistry LibreTexts. Libretexts, 5 giugno 2017. Web. Disponibile qui. 27 luglio 2017. 

Cortesia dell'immagine:

1. "Isotopi e emivita" di BenRG - Opera propria (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
2. "Alpha-decay" di PerOX - (CC0) via Commons Wikimedia