22.1 KB · ⇊ 8 parts · ⤓ Micron 22.1 KB · ⤓ HTML 54.6 KB

top

Gli mweaisotopi di un mweqelemento chimico sono atomi dell'elemento che hanno differente mwegnumero di massa (mwewA)cite-ref-1[1] e perciò differente mwgamassa atomica (mwgqM).cite-ref-2[2]cite-ref-3[3] La differenza nel numero di massa è dovuta al diverso numero di mwigneutroni presenti nel mwiwnucleo, rispetto al numero di mwjaprotoni (mwjqnumero atomico mwjgZ dell'elemento) che rimane costante. Gli isotopi di un elemento sono definibili anche come mwjwnuclidi differenti dello stesso elemento.

• Etimologia ed origine del termine

• Descrizione

• Isotopi in natura

• Stabilità isotopica

• Isotopi stabili

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il termine «isotopo» viene dal mwkwgreco mwlaἴσος (ísos, "uguale", "stesso"cite-ref-4[4]) e mwmqτόπος (tópos, "luogo", "posto"cite-ref-5[5]), per significare che isotopi differenti di un dato elemento chimico vanno tutti ad occupare la stessa casella della mwngTavola periodica, perché sono i protoni che differenziano un elemento da un altro e non i neutroni. Il termine fu coniato dal chimico e fisico britannico mwnwFrederick Soddy nel 1913 su suggerimento della dottoressa e scrittrice scozzese Margaret Todd; Soddy suggerì inoltre che un elemento è in genere formato da una pluralità di isotopi.cite-ref-6[6] Anche per questo, ma soprattutto per i suoi studi sulla mwparadioattività di alcuni elementi e il concetto della loro mwpqtrasmutazione, venne insignito del mwpgPremio Nobel per la mwpwchimica nel 1921.cite-ref-7[7]cite-ref-8[8]

Gli isotopi sono denotati necessariamente tramite due informazioni: 1) nome proprio dell'elemento o il suo mwsgsimbolo (il che determina il numero atomico mwswZ), e 2) il numero di massa mwtaA.

A seconda del contesto, si è soliti scrivere il numero di massa ad apice davanti al simbolo dell'elemento (es. mwtg4He), oppure il simbolo (o anche il nome) dell'elemento seguito da un trattino e dal numero di massa (es. He-4, o anche elio-4).

Se due nuclei contengono lo stesso numero di protoni, ma un numero differente di neutroni, i due nuclei avranno lo stesso comportamento chimico (con delle minime differenze nei tempi di reazione e nell'energia di legame, denominate collettivamente mwuamwuqeffetti isotopici), ma avranno comportamenti fisici differenti in quanto, oltre a differire per mwugmassa, avranno in genere mwuwspin nucleare differente: alcuni nuclei non avranno spin (spin 0), alcuni saranno mwvabosoni, se lo spin è intero, e altri saranno mwvqfermioni, se lo spin è semiintero.cite-ref-9[9] Tali differenze, oltre che essere di evidente interesse mwwgfisico, hanno interessanti risvolti anche in mwwwchimica.cite-ref-10[10]

Stessi isotopi che differiscono solamente per lo stato eccitato sono definiti mwyqisomeri nucleari. Quando si vuole specificare un isotopo in stato eccitato (metastabile), si pospone al numero di massa in apice una lettera emme minuscola, es. mwyg99mTc per l'isotopo metastabile del tecnezio-99.

Con il termine mwzaisòbari sono chiamati gli atomi di elementi diversi aventi però lo stesso numero di mwzqnucleoni (numero di massa); ad esempio, le coppie mwzg3H e mwzw3He, mwaa14C e mwaq14N, o anche mwag54Cr e mwaw54Fe hanno, ciascuna, lo stesso numero complessivo di nucleoni.

Con il termine mwbqisòtoni sono chiamati gli atomi di elementi diversi con lo stesso numero di neutroni (esempio, le coppie mwbg2H e mwbw3He hanno 1 neutrone, mwca56Fe e mwcq58Ni hanno entrambi 30 neutroni).

Gli elementi osservabili e manipolabili su scala umana non sono rappresentati da atomi tutti uguali, ma all'interno dell'elemento contengono isotopi diversi dello stesso elemento. Il mwdacloro naturale, ad esempio, è una miscela di due isotopi: Cl-35 e Cl-37. Entrambi gli atomi di cloro possiedono lo stesso numero di protoni, che equivale per definizione al numero atomico mwdqZ dell'elemento, ovvero 17, ma differente numero di massa mwdgA, da cui ricaviamo che il primo possiede 18 neutroni mentre il secondo 20.

Sempre su scale molto grandi rispetto al mondo microscopico, se si osserva un campione sufficientemente grande di Idrogeno si vede che è composto da tre mweaisotopi dell'elemento: il mweqprozio (mweg1H o H-1), il mwewdeuterio (mwfa2H o H-2) e il mwfqtrizio (mwfg3H o H-3). Possiedono rispettivamente nessuno, uno e due neutroni e sono gli unici isotopi ai quali è stato assegnato un nome proprio.

Gli isotopi sono suddivisi in mwgqisotopi stabili (circa 251) e isotopi non stabili o mwggradioattivi (circa 3000 conosciuti ed altri 4000 ipotizzati da calcoli teorici fino l'mwgwelemento 118).cite-ref-thoennessen-11-0[11] Il concetto di stabilità non è netto, infatti esistono isotopi "quasi stabili". La loro stabilità è dovuta al fatto che, pur essendo radioattivi, hanno un mwiatempo di dimezzamento estremamente lungo anche se confrontato con l'età della Terra di 4500 mwiqMa. Secondo teorie cosmologiche recenti nessun isotopo è da ritenersi propriamente stabile.

Ci sono 21 elementi (ad esempio mwiwberillio-9, mwjafluoro-19, mwjqsodio-23, mwjgscandio-45, mwjwrodio-103, mwkaiodio-127, mwkqoro-197 o mwkgtorio-232, l'ultimo quasi stabile) che possiedono in natura un solo isotopo stabile, anche se nella maggior parte dei casi gli elementi chimici sono costituiti da più di un isotopo con una miscela isotopica naturale, che in molti casi è variabile in conseguenza di fenomeni idro-geologici (es: idrogeno ed ossigeno), decadimenti radioattivi (es: piombo) e manipolazioni dovute all'uomo (es: idrogeno/deuterio/trizio e isotopi dell'uranio). Pertanto la mwkwIUPAC aggiorna continuamente i valori delle mwlamasse atomiche medie raccomandate per i vari mwlqelementi chimici tenendo conto di tale variabilità. Essa è ampiamente condizionata dal sito geologico di provenienza (acquifero, terrestre, atmosferico), nonché dalla provenienza extraterrestre o molto raramente extrasolare (mwlgmeteoriti).

Poiché la massa atomica media degli elementi poliisotopici è talvolta variabile, il suo valore deve essere dotato di mwmacifre significative in numero appropriato (ad esempio 58,933mwmq 195(5) u per il mwmg59Co che è monoisotopico, 58,6934(2) u per il Ni, 207,2(1) u per il Pb che è il prodotto dal decadimento delle catene radioattive naturali di mwmw235U, mwna238U e mwnq232Th).

Tra gli isotopi stabili più studiati ci sono: l'mwoqidrogeno, il mwogboro, il mwowcarbonio, l'mwpaazoto, l'mwpqossigeno e lo mwpgzolfo, chiamati anche isotopi leggeri. Di solito gli isotopi dello stesso elemento sono presenti in natura in diverse concentrazioni: uno in alta concentrazione e l'altro, normalmente, in tracce. Per esempio in natura il carbonio si presenta come una miscela di tre isotopi con numero di massa pari a 12, 13 e 14: mwpw12C, mwqa13C e mwqq14C (quest'ultimo è radioattivo ed è di origine cosmogenica). Le loro abbondanze rispetto alla quantità globale di carbonio sono rispettivamente: 98,89%, 1,11%, tracce di mwqg14C (1 atomo di mwqw14C ogni ~10mwra12 atomi di mwrq12C)cite-ref-12[12].

Il rapporto isotopico tra due isotopi viene calcolato mettendo l'isotopo pesante al numeratore (es. R = D/H o mwsw18O/mwta16O). A causa delle difficoltà nel gestire rapporti R con un numero così elevato di decimali (ad esempio D/H = 0,000160025) è stato deciso dal principio di evitare i valori mwtqassoluti e di usare il valore mwtgrelativo del rapporto del materiale da analizzare contro un "mwtwmateriale di riferimento". Questo nuovo valore viene indicato come mwuaδ e viene calcolato in base alla seguente formula:

mwuw δ δ = R c a m p i o n e − − R s t a n d a r d R s t a n d a r d × × 1000 {\displaystyle \delta ={\frac {R_{\mathrm {campione} }-R_{\mathrm {standard} }}{R_{\mathrm {standard} }}}\times 1000}

La scelta di esprimere il valore moltiplicato per 1000 fa sì che si eliminino i decimali e si semplifichi così il valore finale.

Gli standard di riferimento sono:

| Elemento | Standard | Abbondanza isotopica relativa |

|---|---|---|

| Ossigeno | V-SMOW (Vienna-Standard Mean Ocean Water) | 18 O 16 O = 0 , 0020052 {\displaystyle {\frac {^{18}O}{^{16}O}}=0,0020052} |

| Idrogeno | V-SMOW (Vienna-Standard Mean Ocean Water) | 2 H 1 H = 0 , 00015576 {\displaystyle {\frac {^{2}H}{^{1}H}}=0,00015576} |

| Carbonio | PDB-1 (Pee-Dee Belemnitella) | 13 C 12 C = 0 , 011237 {\displaystyle {\frac {^{13}C}{^{12}C}}=0,011237} |

| Azoto | N 2 atmosferico | 15 N 14 N = 0 , 003677 {\displaystyle {\frac {^{15}N}{^{14}N}}=0,003677} |

| Zolfo | CDT Canyon Diablo Troilite | 34 S 32 S = 0 , 045 {\displaystyle {\frac {^{34}S}{^{32}S}}=0,045} |

cite-note-11. ↑ mw7wmw8aLa Piccola Treccani, 1995.

cite-note-22. ↑ mw9amw9qRolla,mw9g p. 35.

cite-note-33. ↑ mw-g(mw-wmw-aEN) The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), mw-qmw-gIUPAC - isotopes (I03331), su mw-wgoldbook.iupac.org. mwaqaURL consultato il 25 gennaio 2025.

cite-note-44. ↑ mwaqqmwaqumwaqyDIZIONARIO GRECO ANTICO - Greco antico - Italiano, su mwaqcwww.grecoantico.com. mwaqgURL consultato il 23 aprile 2024.

cite-note-55. ↑ mwaqwmwaq0mwaq4DIZIONARIO GRECO ANTICO - Greco antico - Italiano, su mwaq8www.grecoantico.com. mwaraURL consultato il 23 aprile 2024.

cite-note-66. ↑ mwarq(mwarumwaryEN) Mansel Davies, mwarcmwargFrederick Soddy: The scientist as prophet, in mwarkAnnals of Science, vol.mwaro 49, n.mwars 4, 1992-07, pp.mwarw 351-367, mwar0DOI:mwar410.1080/00033799200200301. mwar8URL consultato il 23 aprile 2024.

cite-note-77. ↑ mwasm(mwasqmwasuEN) mwasymwascVan Nostrand's Scientific Encyclopedia, 1ªmwasg ed., Wiley, 14 ottobre 2005, mwaskDOI:mwaso10.1002/0471743984.vse9748, mwassISBNmwasw 978-0-471-33230-5. mwas4URL consultato il 23 aprile 2024.

cite-note-88. ↑ mwati(mwatmmwatqEN) MICHAEL F. L'annunziata, mwatumwaty1 - NUCLEAR RADIATION, ITS INTERACTION WITH MATTER AND RADIOISOTOPE DECAY, Academic Press, 1º gennaio 2003, pp.mwatc 68-69, mwatgDOI:mwatk10.1016/b978-012436603-9/50006-5, mwatoISBNmwats 978-0-12-436603-9. mwat0URL consultato il 6 aprile 2024. mwat8«I call (them) “isotopes” or “isotopic elements”, because they occupy the same place (from the Greek) in the periodic table. They are chemically identical, and save only as regards the relatively few physical properties which depend on atomic mass directly, physically identical also.»

cite-note-99. ↑ mwaumTina Potter, mwauqmwauu13. Basic Nuclear Properties (mwauymwaucPDF), su mwaughep.phy.cam.ac.uk.

cite-note-1010. ↑ Questo può abilitare, o precludere, l'uso di tecniche analitiche come la mwauwrisonanza magnetica nucleare: questa è possibile solo con nuclei aventi uno spin nucleare; inoltre, solo i nuclei con spin 1/2 non hanno mwau0momento di quadrupolo e questo consente spettri RMN ad alta risoluzione.

cite-note-thoennessen-1111. ↑ mwaveThoennessen, Michael, mwavimwavmThe discovery of isotopes: a complete compilation, p.mwavq 296, mwavuISBNmwavy 9783319317632, mwavgOCLCmwavk mwavo951217401. mwavsURL consultato l'8 settembre 2019.

cite-note-1212. ↑ Wang et al., 1998

• Wang Y., Huntington T. G., Osher L. J., Wassenaar L. I., Trumbore S. E., Amundson R. G., Harden J. W., Mc Knight D. M., Schiff S. L., Aiken G. R., Lyons W. B., Aravena R. O., Baron J. S. (1998), mwawmCarbon Cycling in Terrestrial Environments.

• C.Kendall and J.J.McDonnell (Ed.), mwawuIsotope tracers in catchments hydrology. Elsevier, 519-576

• citerefrollaLuigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29ª ed., Dante Alighieri, 1987.

• mwawoAbbondanza isotopica

• mwawwIsobaro

• mwaw4Isodiafero

• mwaxaIsola di stabilità

• mwaxiIsotono

• mwaxqNotazione isotopica

• mwaxyNumero atomico

• mwaxgNumero di massa

• mwaxoNumero neutronico

• mwaxwSpettrometria di massa

• mwax4Tabella degli isotopi

• mwayaTavola periodica degli elementi

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «isotopo»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su isotopo

• citerefbritannica-com(EN) Gregory F. Herzog, isotope, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.