Jak Geolog może wykorzystać wiedzę o jądrze atomowym i przemianach jądrowych?

W odróżnieniu od liczby protonów, która jest cechą charakterystyczną dla wszystkich atomów danego pierwiastka i identyfikuje pierwiastek, liczba neutronów może być różna. Odmiany tego samego pierwiastka chemicznego o różnej liczbie neutronów, a zarazem różnej liczbie masowej, są nazywane izotopami. Atomy poszczególnych izotopów to nuklidy. W przypadków izotopów danego pierwiastka mają one takie same właściwości chemiczne (wyjątek stanowią izotopy wodoru), różnią się jednak nieznacznie właściwościami fizycznymi.

Grafika: Modele izotopów wodoru*. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Nazwę izotopu tworzy się przez dodanie do nazwy pierwiastka informacji o liczbie masowej, np.: miedź-63, miedź-65; podobnie wystarczy, że symbol izotopu będzie zawierał liczbę masową, a jednoznacznie określi to dany izotop, ⁶³Cu, ⁶⁵Cu.

Grafika: Skład izotopowy miedzi*. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Pierwiastki cechują bardzo różne ilości izotopów; niektóre istnieją w przyrodzie jako tzw. pierwiastki czyste izotopowo, czyli w postaci tylko jednego trwałego nuklidu danego pierwiastka. Pierwiastków nieizotopowych jest 22, są wśród nich: fluor, sód , fosfor.

Jeśli chcesz poznać skład izotopowy poszczególnych pierwiastków chemicznych odwiedź stronę  „IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes”.

Przeważająca większość pierwiastków ma 2 izotopy lub więcej. Największa liczba trwałych izotopów charakteryzuje cynę, wyodrębniono 10 nuklidów tego pierwiastka.

W przypadku gdy pierwiastek chemiczny jest mieszaniną izotopów jego masa atomowa jest średnią ważoną z mas atomowych jego poszczególnych izotopów. Średnia ta uwzględnia zawartości procentowe izotopów w naturalnej, występującej w przyrodzie, mieszaninie.

m_at – masa atomowa pierwiastka,

m₁, m₂, ... – masy poszczególnych izotopów,

p₁, p₂, ...  – procentowe zawartości izotopów.

Procentowy udział każdego izotopu w zbiorze atomów danego pierwiastka pozostaje niezmienny, a zawartość procentowa poszczególnych izotopów jest niezależna od rodzaju minerału, z którego uzyskano dany pierwiastek i od geograficznego położenia i wieku złóż tego minerału.

_________________
* Wykorzystano grafiki zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.

Ikona (źródło): Reshot