Isotoopit ovat alkuaineen muotoja, joilla on eri määrä neutroneita. Kaikilla alkuaineen isotoopeilla on sama järjestysluku ja protonien määrä, mutta niiden atomimassat eroavat toisistaan. Alkuaineen isotoopeilla on samanlaiset kemialliset ominaisuudet, mutta erilaiset ydinominaisuudet.

Jokaisella alkuaineella on isotooppeja. 81 stabiililla alkuaineella on 275 isotooppia. Mutta alkuaineilla, joilla on vakaita isotooppeja, on myös radioaktiivisia isotooppeja eli radioisotooppeja. Radioaktiivisilla alkuaineilla taas ei ole vakaita isotooppeja. Radioaktiivisia isotooppeja on tunnistettu yli 800. Osa radioaktiivisista isotoopeista on luonnollisia, kun taas toisia on tuotettu vain laboratoriossa.

Sanan alkuperä

Termin isotoopit keksi skotlantilainen lääkäri Margaret Todd vuonna 1913. Hän ehdotti sanaa kemisti Frederick Soddylle. Hän otti sen käyttöönsä kemiassa ja fysiikassa. Sana tulee kreikan sanoista isos (yhtä suuri) ja topos (paikka). Alkuaineen isotoopit ovat samalla paikalla jaksollisessa järjestelmässä. Alkuaineen atomimassa jaksollisessa järjestelmässä on kyseisen alkuaineen luonnossa esiintyvien isotooppien massojen keskiarvo.

Isotooppien merkintätapa

Isotooppeja kirjoitetaan kahdella tavallisella tavalla:

(1) Alkuaineen nimi tai symboli merkitään ensimmäiseksi, jonka jälkeen seuraa ajatusviiva ja sitten isotoopin massaluku. Esimerkiksi vety-3 tai H-3 viittaa vedyn isotooppiin, jossa on 1 protoni ja 2 neutronia, joiden yhteenlaskettu massaluku on 3. Hiili-12 tai C-12 viittaa hiilen stabiiliin isotooppiin, jossa on 6 protonia ja 6 neutronia.

(2) Massaluku tai sekä massaluku että järjestysluku mainitaan alkuaineen symbolin vasemmassa yläkulmassa. Esimerkiksi hiilen isotooppi, jossa on 6 protonia ja 6 neutronia, on 126C . Ihannetapauksessa massaluku olisi sijoitettava suoraan järjestysluvun yläpuolelle, mutta tämä ei ole aina mahdollista kirjoitetussa merkinnässä.

Isotooppi Esimerkkejä

Vedyn isotoopit ovat vety-1 (protium, joka on stabiili isotooppi), vety-2 (deuterium, joka on toinen stabiili isotooppi) ja vety-3 (tritium, joka on radioisotooppi).

Uraani-235 ja uraani-238 ovat kaksi uraanin isotooppia. Molemmat ovat luonnollisia isotooppeja, joita esiintyy maankuoressa.

Hiili-12 ja hiili-14 ovat kaksi hiilen isotooppia. Hiili-12 on stabiili, kun taas hiili-14 on radioaktiivinen.

Esi-isotoopit ja tytär-isotoopit

Kun radioisotooppi käy läpi radioaktiivisen hajoamisen, lähtöisotooppia kutsutaan lähtöisotoopiksi. Hajoaminen tuottaa yhden tai useamman tytärisotoopin. Esimerkiksi uraani-238 on kantaisotooppi, joka hajoaa tytärisotoopiksi torium-234.

Isotooppi vs. nuklidi

Isotoopilla tarkoitetaan atomien muodostamaa näytettä. Kun tutkitaan yksittäisen atomin protonien ja neutronien lukumäärää, sitä kutsutaan alkuaineen nuklidiksi. Ydintieteessä käytetään mieluummin termiä nuklidi kuin termiä isotooppi. Nuklideja, joilla on sama massaluku keskenään, kutsutaan isobareiksi. Esimerkiksi argon-40, kalium-40 ja kalsium-40 ovat isobareja.

• Nagel, Miriam C. (1982). ”Frederick Soddy: Alkemiasta isotooppeihin”. Journal of Chemical Education. 59 (9): 739-740. doi:10.1021/ed059p739
• Soddy, Frederick (1913). ”Atomisisäinen varaus”. Nature 92 (2301), Springer Nature Publishing AG. doi:10.1038/092399c0
• Strömholm, Daniel; Svedberg, Theodor (1909). ”Untersuchungen über die Chemie der radioactiven Grundstoffe II”. (Tutkimuksia radioaktiivisten alkuaineiden kemiasta, osa 2). Zeitschrift für anorganischen Chemie. 63: 197-206.