Izotopy

Liczba protonów w jądrze decyduje, do jakiego pierwiastka dane jądro należy. Dlatego atomy porządkuje się według rosnącej liczby protonów, czyli tzw. liczby atomowej. Tak uszeregowane atomy tworzą układ okresowy pierwiastków. Wodór ma tylko jeden proton, zajmuje więc pierwsze miejsce na górze po lewej stronie układu okresowego. W neonie (drugi rząd, całkiem po prawej stronie) znajduje się natomiast już dziesięć protonów, a więc jego liczba atomowa to 10. Ostatnim pierwiastkiem naturalnie występującym na Ziemi jest uran. W jego jądrze znajdują się 92 protony.

Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają stałą liczbę protonów i elektronów, jednak ilość neutronów w jądrze może być różna. Atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów w jądrze nazywamy izotopami. Przyjrzyjmy się powyższemu rysunkowi. Jądro atomu helu (He) z dwoma protonami i jednym neutronem nazywamy helem-3 lub He-3. Liczba 3 mówi nam, jaka jest całkowita liczba nukleonów w jądrze – nazywamy ją liczbą masową. Z kolei atom z dwoma neutronami określamy jako He-4. Uran występuje w przyrodzie w odmianach, które zawierają 234, 235 lub 238 nukleonów. Wiemy już, że wszystkie jądra uranu zawierają 92 protony. Stąd trzy izotopy uranu mają odpowiednio 142, 143 i 146 neutronów w swoich jądrach atomowych. Oznaczamy je jako U-234, U-235 i U-238.

Obecnie znamy 118 pierwiastków i ponad 3000 izotopów. Tylko 254 izotopy, oznaczone na tablicy izotopów (rysunek poniżej) czarnymi punktami są stabilne. Pozostałe rozpadają się emitując promieniowanie jonizujące, o czym opowiemy w kolejnym rozdziale.

Wszystko to, czego nauczyliśmy się o helu czy uranie nie dotyczy tylko tych dwóch pierwiastków. Takie same prawa fizyki odnoszą się do żelaza, złota, azotu, tlenu, radu, węgla i wszystkich pozostałych pierwiastków.