Cos’è l’Isotopo ?
La definizione di isotopo spiega che atomi che hanno lo stesso (iso) numero di protoni, possono però avere un numero di massa (protoni e neutroni) differente, questo perchè il numero di neutroni è diverso.
Diverso da cosa? Diverso dal numero dei protoni.
Insomma, l’Isotopo di un elemento ci dice quanti neutroni sono presenti nel suo nucleo.
Ad esempio l’oro ha 79 protoni, se ci fosse un protone in più avremmo un elemento ben diverso: avremmo il mercurio composto da 80 protoni. L’oro e il mercurio sarebbero sempre tali indipendentemente dal numero di neutroni presenti.
Normalmente ad ogni protone si accompagna un neutrone.
La somma di protoni e neutroni costituisce il numero di massa.
Tuttavia capita spesso che un elemento si presenti con un numero variabile di neutroni.
I numeri di massa diversi per uno stesso elemento individua i diversi isotopi che compongono l’elemento.
Vediamo gli isotopi più famosi, quelli dell’idrogeno:
Gli isotopi dell’idrogeno
Idrogeno, deuterio e trizio sono i tre isotopi dell’elemento con numero atomico 1.
L’isotopo più diffuso dell’elemento con un solo protone è l’idrogeno. L’idrogeno ha un protone e zero neutroni. Esistono altri due isotopi con un solo protone, anche se più rari: il deuterio con un neutrone, e il trizio con due neutroni.
Il numero di massa coi decimali ci indica è la conseguenza della media ponderata dei 3 isotopi presenti in natura: 2 atomi di deuterio ogni 10.000 atomi di idrogeno dell’acqua marina, il trizio si forma in atmosfera per effetto dei raggi cosmici solari e di altre stelle con l’azoto atmosferico che diventa carbonio 12. Ma il trizio essendo radioattivo decade.
Gli isotopi del ferro
Gli isotopi del ferro in natura sono quattro: 58Fe, 57Fe, 56Fe, 54Fe.
Al momento della nucleosintesi primordiale si formò l’isotopo 60Fe, con 34 neutroni e i 26 protoni, ma il ferro è un elemento radioattivo, nel senso che nel tempo cede neutroni.
Il 56Fe è la forma di Fe più presente, perché è il nucleo più stabile esistente.
In natura oggi troviamo solo lo 0,3% di 58Fe, il 2,2% di 57Fe, il 91,6%di 56Fe e il 5,8% di 54Fe.
Cos’è il numero di massa?
Il numero di massa è un media ponderata dei vari isotopi presenti in natura.
La media ponderata del numero di massa del Fe è 55,85, vuol dire che mediamente il Fe presente in natura ha 29,85 neutroni.
Il numero di massa che troviamo nella tavola periodica degli elementi di Mendeleev è la media ponderata dei vari isotopi per ciascun elemento.
La Carta dei nuclidi
Nella definizione di isotopo non può mancare la Carta dei nuclidi o Carta di Segré, questa è analoga alla tavola periodica di Mendeleev.
La Carta dei nuclidi raccoglie gli isotopi presenti in natura, gli isotopi presenti sulle stelle e gli isotopi prodotti in laboratorio.
Gli isotopi più presenti in natura non sono radioattivi e si trovano in una diagonale detta valle della stabilità.
Gli isotopi che si allontanano dalla valle della stabilità, sono radioattivi e nel tempo decadono in isotopi più stabili, cioè si avvicinano alla diagonale della stabilità.
Gli isotopi magici
Gli isotopi magici hanno i seguenti numeri: 2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126.
L’isotopo con numero magico è particolarmente stabile rispetto ai vicini isotopi.
La magia stà nella disposizione a guscio tipica di ogni elemento.