Gli isotopi sono forme di un elemento che hanno un diverso numero di neutroni. Tutti gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero atomico e lo stesso numero di protoni, ma hanno masse atomiche diverse tra loro. Gli isotopi di un elemento condividono proprietà chimiche simili, ma hanno proprietà nucleari diverse.

Ogni elemento ha degli isotopi. Gli 81 elementi stabili hanno 275 isotopi. Ma, gli elementi con isotopi stabili hanno anche isotopi radioattivi o radioisotopi. Gli elementi radioattivi, invece, non hanno isotopi stabili. Sono stati identificati più di 800 isotopi radioattivi. Alcuni degli isotopi radioattivi sono naturali, mentre altri sono stati prodotti solo in laboratorio.

Origine della parola

Il termine isotopi fu coniato dal medico scozzese Margaret Todd nel 1913. Suggerì la parola al chimico Frederick Soddy. Egli la adottò per l’uso in chimica e fisica. La parola deriva dalle parole greche isos (uguale) e topos (luogo). Gli isotopi di un elemento occupano la stessa posizione sulla tavola periodica. La massa atomica di un elemento sulla tavola periodica è una media delle masse degli isotopi naturali di quell’elemento.

Notazione degli isotopi

Ci sono due metodi comuni per scrivere gli isotopi:

(1) Il nome o simbolo dell’elemento è elencato per primo, seguito da un trattino e poi dal numero di massa dell’isotopo. Per esempio, idrogeno-3 o H-3 si riferisce all’isotopo dell’idrogeno con 1 protone e 2 neutroni, che sommati danno un numero di massa di 3. Carbonio-12 o C-12 si riferisce all’isotopo stabile del carbonio con 6 protoni e 6 neutroni.

(2) Il numero di massa o sia il numero di massa che il numero atomico sono citati in alto a sinistra del simbolo di un elemento. Per esempio, l’isotopo del carbonio con 6 protoni e 6 neutroni è 126C . Idealmente, il numero di massa è posizionato direttamente sopra il numero atomico, ma questo non è sempre possibile per la notazione digitata.

Esempi di isotopi

Gli isotopi dell’idrogeno sono idrogeno-1 (protio, che è un isotopo stabile), idrogeno-2 (deuterio, che è un altro isotopo stabile), e idrogeno-3 (trizio, che è un radioisotopo).

Uranio-235 e uranio-238 sono due isotopi di uranio. Entrambi sono isotopi naturali che si trovano nella crosta terrestre.

Carbonio-12 e carbonio-14 sono due isotopi del carbonio. Il carbonio-12 è stabile, mentre il carbonio-14 è radioattivo.

Isotipi padre e figlia

Quando un radioisotopo subisce un decadimento radioattivo, l’isotopo di partenza è chiamato isotopo padre. Il decadimento produce uno o più isotopi figli. Per esempio, l’uranio-238 è l’isotopo padre che decade nell’isotopo figlio torio-234.

Isotopo vs Nuclide

Un isotopo si riferisce ad un campione di atomi. Quando si studia il numero di protoni e neutroni di un singolo atomo, questo viene chiamato nuclide dell’elemento. Nella scienza nucleare, il termine nuclide è preferito al termine isotopo. I nuclidi con lo stesso numero di massa l’uno dell’altro sono chiamati isobare. Per esempio, argon-40, potassio-40 e calcio-40 sono isobare.

• Nagel, Miriam C. (1982). “Frederick Soddy: dall’alchimia agli isotopi”. Giornale di Educazione Chimica. 59 (9): 739-740. doi:10.1021/ed059p739
• Soddy, Frederick (1913). “Carica intra-atomica”. Nature 92 (2301), Springer Nature Publishing AG. doi:10.1038/092399c0
• Strömholm, Daniel; Svedberg, Theodor (1909). “Untersuchungen über die Chemie der radioactiven Grundstoffe II.” (Indagini sulla chimica degli elementi radioattivi, parte 2). Zeitschrift für anorganischen Chemie. 63: 197-206.