החוברת · דף לימוד
איזוטופים - גרסאות של אטום
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 1: המסע אל תוך האטום
אותו יסוד יכול להופיע בכמה גרסאות, עם אותו מספר פרוטונים אבל מספר שונה של נויטרונים.
מהו איזוטופ?
איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד (אותו מספר פרוטונים) אבל עם מספר שונה של נויטרונים.
זה אומר שיש להם:
• אותו Z (מספר אטומי)
• A שונה (מספר מסה)
• תכונות כימיות זהות (כי מספר האלקטרונים זהה)
איך זה עובד? דוגמה מפחמן
פחמן הוא יסוד מוכר - הוא הבסיס לכל החיים על כדור הארץ. אבל יש לו כמה "גרסאות".
שלושתם הם פחמן, אבל עם משקלים שונים!
יון מול איזוטופ
איזוטופ
אותו יסוד עם מספר שונה של נויטרונים. מסה שונה, תכונות כימיות זהות.
¹²C ו-¹³C
• שניהם פחמן (6p)
• מסה שונה (6n מול 7n)
• אותה התנהגות כימית
יון
אותו יסוד עם מספר שונה של אלקטרונים. מטען חשמלי, תכונות כימיות שונות.
Na ו-Na⁺
• שניהם נתרן (11p)
• מטען שונה (11e מול 10e)
• התנהגות כימית שונה
איזוטופ = שינוי בנויטרונים, יון = שינוי באלקטרונים
מדענים מצאו שריד עצם עתיק שמכיל רק רבע מכמות פחמן-14 שקיימת ביצור חי. כמה שנים עברו מאז מות היצור?
דוגמאות לאיזוטופים נפוצים
מימן (Hydrogen)
¹H (פרוטיום):
1p + 0n = A=1
99.98% טבעי, יציב
²H (דויטריום):
1p + 1n = A=2
0.02% טבעי, יציב
³H (טריטיום):
1p + 2n = A=3
עקבות, רדיואקטיבי
פחמן (Carbon)
¹²C:
6p + 6n = A=12
98.9% טבעי, יציב
¹³C:
6p + 7n = A=13
1.1% טבעי, יציב
¹⁴C:
6p + 8n = A=14
עקבות, רדיואקטיבי
חמצן (Oxygen)
¹⁶O:
8p + 8n = A=16
99.76% טבעי, יציב
¹⁷O:
8p + 9n = A=17
0.04% טבעי, יציב
¹⁸O:
8p + 10n = A=18
0.20% טבעי, יציב
אורניום (Uranium)
²³⁵U:
92p + 143n = A=235
0.7% טבעי, רדיואקטיבי
(דלק גרעיני)
²³⁸U:
92p + 146n = A=238
99.3% טבעי, רדיואקטיבי
(איזוטופ נפוץ)
איזוטופים של יסודות נפוצים
| יסוド | איזוטופ | פרוטונים | נויטרונים | A | שכיחות/יציבות |
|---|---|---|---|---|---|
| מימן | ¹H | 1 | 0 | 1 | 99.98% - יציב |
| מימן | ²H | 1 | 1 | 2 | 0.02% - יציב |
| פחמן | ¹²C | 6 | 6 | 12 | 98.9% - יציב |
| פחמן | ¹⁴C | 6 | 8 | 14 | עקבות - רדיואקטיבי |
| חנקן | ¹⁴N | 7 | 7 | 14 | 99.6% - יציב |
| חנקן | ¹⁵N | 7 | 8 | 15 | 0.4% - יציב |
| חמצן | ¹⁶O | 8 | 8 | 16 | 99.76% - יציב |
| כלור | ³⁵Cl | 17 | 18 | 35 | 75.8% - יציב |
| כלור | ³⁷Cl | 17 | 20 | 37 | 24.2% - יציב |
| אורניום | ²³⁵U | 92 | 143 | 235 | 0.7% - רדיואקטיבי |
| אורניום | ²³⁸U | 92 | 146 | 238 | 99.3% - רדיואקטיבי |
רוב היסודות הקלים יציבים, יסודות כבדים (Z>83) רדיואקטיביים
איזוטופים יציבים מול רדיואקטיביים
איזוטופים יציבים
הגרעין לא מתפרק. האטום נשאר כפי שהוא לנצח. רוב האיזוטופים הטבעיים הם יציבים.
איזוטופים רדיואקטיביים
הגרעין לא יציב ומתפרק עם הזמן, פולט קרינה. משמשים לרפואה, תיארוך ואנרגיה.
תיארוך פחמן-14 - איך מגלים גיל עתיקות?
פחמן-14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי שמשמש לתיארוך חפצים עתיקים.
פחמן-14 עזר לארכיאולוגים לתארך מומיות מצריות, כתבי ים המלח, וציורי מערות קדומים.
האם איזוטופים של אותו יסוד מתנהגים אותו דבר מבחינה כימית?
איך יודעים ששני אטומים הם איזוטופים של אותו יסוד?
אותו Z
N שונה
אותה כימיה
למה פחמן-14 מתאים לתיארוך חפצים עד 50,000 שנה, אבל לא למיליוני שנים? מה משתמשים במקום?