Isotop

Isotoper (fra gresk, av iso- (ἴσος), «lik», og -top, til gresk topos (τόπος), «sted», idet isotopene står på samme sted i grunnstoffenes periodesystem)^[1][2] er variasjoner av et spesielt kjemisk grunnstoff som varierer i antall nøytroner i kjernen. Alle isotoper til et grunnstoff har samme antall protoner i hvert atom. Alle isotoper av samme grunnstoff har tilnærmet like egenskaper, siden de inneholder like mange protoner og elektroner. Diffusjonshastigheten vil imidlertid variere. Noen isotoper er ustabile (radioaktive) og desintegrerer mens de sender ut stråling. Kjente isotoper vises i isotoptabellen.

Hydrogen har tre naturlige isotoper: Protium, deuterium og tritium. Alle har samme antall protoner og elektroner (ett av hvert ved dette tilfellet, merket med rødt og blått. Deuterium og tritium har i tillegg til protonet, henholdsvis ett og to nøytroner (merket med sort). På grunn av samme antall protoner (ett ved dette tilfellet), er alle tre isotoper former av samme grunnstoff, hydrogen, men altså forskjellige isotoper.

Ordet isotoper er noen ganger feilaktig brukt i stedet for nuklider.^[3] Begrepet nuklid refererer først og fremst til kjernefysiske egenskaper snarere enn kjemiske egenskaper, mens begrepet isotop primært refererer til kjemiske egenskaper snarere enn kjernefysiske egenskaper.

Isotoper betegnes ved å oppgi det kjemiske symbolet med massetallet (antall nukleoner) oppe til venstre. Ofte angis atomtallet nede til venstre, men det er strengt tatt unødvendig ettersom atomtallet framgår av det kjemiske symbolet. Helium har for eksempel isotopene ³He (2 protoner, 1 nøytron) og ⁴He (2 protoner, 2 nøytroner). Isotoper kan også angis med grunnstoffets navn etterfulgt av massetallet, for eksempel helium-3 og helium-4.

Begrepet

Det var den skotske legen og forfatteren Margaret Todd som i 1913 foreslo for den britiske kjemikeren Frederick Soddy å kalle fenomenet han nettopp hadde beskrevet, for «isotop».^[4]

Anvendelser

Forholdene mellom ulike isotoper i materialer brukes til en rekke formål, blant annet absolutt datering. Vanlige dateringsmetoder som bruker isotoper, er:

• Karbondatering brukes i arkeologien til relativt nøyaktig bestemmelse av alder på opptil 50 000 år. Slik karbondatering gjøres på organisk materiale som trekull og planterester.
• Uran-bly-datering kan benyttes på bergarter som er flere milliarder år gamle. På prekambriske bergarter benyttes denne uranseriedateringen gjerne på mineralene zirkon, titanitt og monazitt.
• Uran-thorium-datering brukes på kalsiumkarbonat i speleothemer og koraller. Den har en øvre grense på litt over 500 000 år.

Forholdet mellom oksygen- og hydrogenisotoper i isprøver fra Grønland og Antarktis har gitt mye informasjon om klimaendringer i fortida. Innholdet av ¹⁸O i dyphavssedimenter er grunnlaget for en inndeling av Jordas historie i varme og kalde perioder som kalles isotoptrinn.^[5]

Økologer måler mengden av ulike isotoper for å undersøke næringskjeder i økosystemer. Et eksempel er at paleontologer bruker mengden av ¹³C og ¹⁵N i kollagen i dyrebein for å studere gamle økosystemer. Det er da mulig å finne ut hvilke bytter rovdyr jaktet på, og hvilke planter som planteetere beitet på.^[6][7]

Se også

• Hydrogen – 3 kjente naturlige isotoper – det eneste grunnstoffet med forskjellige navn for sine isotoper.
• Helium – 2 stabile, 6 ustabile isotoper
• Litium – 2 stabile, 8 kunstige ustabile isotoper
• Beryllium – 1 naturlig stabilt, 11 kunstige isotoper
• Bor – 2 stabile, 12 kunstige isotoper
• Karbon – 2 stabile isotoper, 1 naturlig ustabil isotop og 12 kunstige ustabile isotoper
• Kobolt – 1 naturlig stabil, 28 kunstige ustabile isotoper
• Uran – ingen stabile, 26 ustabile isotoper
• Plutonium – ingen stabile, 22 ustabile isotoper