ಐಸೋಟೋಪುಗಳು

ಐಸೋಟೋಪುಗಳು ಒಂದೇ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಇರುವ (ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದೇ ಧಾತು ಆಗಿರುವ) ಆದರೆ ದ್ರವ್ಯಮಾನ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ (ಮಾಸ್ ನಂಬರ್) ಭಿನ್ನವಾಗಿರುವ ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡುಗಳು (ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳು). ಒಂದೇ ಧಾತುವಿನ ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳಾದ ಐಸೊಟೋಪುಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಒಂದೇ ಧಾತುವಾದರೂ ಧಾತುವಿನ ಪರಮಾಣುವಿನ ಒಳರಚನೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿರುವ ಧಾತುರೂಪಗಳಿವು. ಧಾತುಗಳ ಆವರ್ತಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಇವು ಒಂದೇ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ಪ್ರಪಂಚದ ಸಮಸ್ತ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲೂ ಸು. ೧೦೪ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಧಾತುಗಳ (ಎಂದರೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪರಮಾಣುಗಳು) ಇವೆ; ಆದರೆ ಇಂಥ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮತ್ತು ಕೃತಕ ಧಾತುಗಳ ಸು. ೧೩೦೦ ಐಸೊಟೋಪುಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ.

ರಚನೆ
ಪರಮಾಣು ಎಂದರೆ ತನ್ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಕಣಗಳನ್ನು ಒತ್ತಟ್ಟಿಗೆ ದಟ್ಟವಾಗಿ ಕೂಡಿಸಿರುವ ಮತ್ತು ಹೊರಗಡೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳೆಂಬ ಅತಿಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣಗಳನ್ನು ಪಡೆದಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಸು. 10:13 ಸೆಂಮೀ ವ್ಯಾಸವುಳ್ಳುದಾದರೆ ಕೇಂದ್ರದಿಂದ ಸು. 10:8 ಸೆಂಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸಿನ ಸುತ್ತಲೂ ವೇಗವಾಗಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನಲ್ಲಿ ಋಣವಿದ್ಯುತ್ 1.6021x1019 ಕೂಲಾಂಬಿನಷ್ಟಿದ್ದು ಇದರ ಭಾರ 9.1091x1031 ಕಿಗ್ರಾಂ ಇರುವುದು. ನ್ಯೂಟ್ರಾನಿನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದಂಶವಿಲ್ಲ. ಇದರ ಭಾರ 1.6748x1027 ಕಿಗ್ರಾಂ ಪ್ರೋಟಾನಿನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನಲ್ಲಿದ್ದಷ್ಟೆ ವಿದ್ಯುತ್ತು ಇದ್ದು ಇದರ ಭಾರ 1.6725x1027 ಕಿಗ್ರಾಂ ಪರಮಾಣುವೊಂದರ ಭಾರ ಪ್ರೋಟಾನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳಿಂದ ಏರ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಕಾರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ತೂಕ ಅತ್ಯಲ್ಪ.

ಆವಿಷ್ಕಾರ
ಐಸೊಟೋಪುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರ : ಜೆ.ಜೆ. ಥಾಮ್ಸನ್ 1913ರಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಇಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಸ್ಮರಿಸಬೇಕು. ಹೈಡ್ರೊಜನ್ ಧಾತುವಿನ ಧನ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಪ್ರಬಲವಾದ ಹಾಗೂ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲೂ ಏಕಸ್ಥಳದಲ್ಲೂ ವರ್ತಿಸುವ ಸ್ಥಾಯಿ ವಿದ್ಯುಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸಿದಾಗ ಎಲ್ಲ ಅಯಾನುಗಳಲ್ಲೂ ವಿದ್ಯುದಂಶ ಸಮಾನವಿದ್ದ ನಿಮಿತ್ತ ಇವುಗಳ ಭಾರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಇವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪಥಗಳಲ್ಲಿ ಮುಂಬರಿದು ಇವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುವ ಪರದೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪ್ಯರಾಬೊಲಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿದ್ದ. ಈ ಊಹೆ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರಪಟ್ಟಿತು-ಹೈಡ್ರೊಜನ್ ಧಾತುವನ್ನು ವಿರಳವಾಗಿ ತುಂಬಿಸಿದ ನಳಿಗೆಯೊಳಗಿನ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಧಾತುವಿನ ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಎರಡು ಪ್ಯರಾಬೊಲಗಳು ಕಂಡುಬಂದುವು. ಮುಂದೆ ನಿಯಾನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ನಳಿಗೆಯೊಳಗೆ ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗಲೂ ಇದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ ಉಂಟಾಯಿತು. ಗುಣಿಸಿ ನೋಡಿದಾಗ ಇಲ್ಲಿ e ಸಮಾನವಿರುತ್ತ ಪರಮಾಣು ಭಾರಗಳು 20 ಮತ್ತು 22ರಂತಿರಬೇಕು ಎಂದು ನಿಶ್ಚಯಿಸಲಾಯಿತು. ಇದೇ ಐಸೊಟೋಪುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ಮೊತ್ತಮೊದಲಿನ ಯಶಸ್ವೀಪ್ರಯೋಗ. ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಐಸೊಟೋಪುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ಇತರ ಪರಿಷ್ಕೃತ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದವರು ಎಫ್. ಡಬ್ಲ್ಯು. ಆಸ್ಟನ್, ಡೆಂಪ್ಸ್ಟರ್, ಬೈನ್ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ ಹಾಗೂ ನೀರ್. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಆಯಾ ಧಾತುಗಳ ಅಯಾನುಗಳ ಚೂಪಾದ ಕಂಬಿಯೊಂದನ್ನು ಮೊದಲು ಪ್ರಬಲ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸಿ ಅಲ್ಲಿ ಇವುಗಳ ವೇಗಕ್ಕೇ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಮುಂದೆ ಇವು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ದಾಟುವಷ್ಟರಲ್ಲಿ ಆಸ್ಟನ್ನಿನ ದ್ರವ್ಯಮಾನರೋಹಿತಲೇಖಕದಲ್ಲಿ (ಮಾಸ್ ಸ್ಟೆಕ್ಟ್ರೋಗ್ರಾಫ್) ಒಂದೇ ಭಾರದ ಕಣಗಳು (ಇವುಗಳ ವೇಗಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದರೂ) ಒಂದೆಡೆ ಬಂದು ನಿಶ್ಚಿತ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಇಡಲಾದ ಫೋಟೋಫಲಕದ ಮೇಲೆ ಎರಗುವುವು. ಪ್ರತ್ಯೇಕಭಾರದ ಕಣಗಳು ಇನ್ನೊಂದೆಡೆ, ಮತ್ತೊಂದು ಭಾರದ ಕಣಗಳು ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ ಎಂಬಂತೆ ಬಂದೆರಗುವ ಕಾರಣ ಮೂಲ ಕಂಬಿಯಲ್ಲಿನ ಕಣಗಳು ತಂತಮ್ಮ ದ್ರವ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಚದರಿಹೋಗುವುವು (ಸ್ಕ್ಯಾಟರ್) ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕಗೊಳ್ಳುವುವು. ಇವುಗಳ ಭಾರಗಳನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಬಹುದು.

ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರ ಐಸೋಟೋಪುಗಳು 
ಹೆಚ್ಚೆಂದರೆ 104 ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಧಾತುಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳ ಪೈಕಿ ಪರಮಾಣುಸಂಖ್ಯೆ 83ರ ಅನಂತರದ ಧಾತುಗಳು ವಿಕಿರಣಶೀಲವಾಗಿರುವು ದರಿಂದ ಅಸ್ಥಿರಗಳು. ಇವು ಅನವರತವೂ ಕಣಗಳನ್ನೊ ವಿಕಿರಣಗಳನ್ನೊ (ರೇಡಿಯೇಷನ್) ಕಕ್ಕುತ್ತ ಕೊನೆಗೆ 83 ಇಲ್ಲವೇ 82 ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಯ ಧಾತುಗಳ ಐಸೊಟೋಪುಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಹೊಂದುತ್ತವೆ ಎಂದ ಬಳಿಕ 104 ಧಾತುಗಳ ಸುಮಾರು 1,300 ಐಸೊಟೋಪುಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಥ ಅಸ್ಥಿರ ಐಸೊಟೋಪುಗಳು ಇದ್ದೇ ಇರಬೇಕೆಂಬ ಭಾವನೆ ಮೊದಲಲ್ಲೇ ಬೆಳೆಯಲಾರಂಭಿಸಿತು. ಹೀಗೆಯೇ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೊಜನ್ನಿನಿಂದ ಬಿಸ್ಮತ್ ತನಕ (1ಊ ನಿಂದ 83 ಃe ತನಕ) 270ಕ್ಕೂ ಮಿಕ್ಕಿದ ಸ್ಥಿರ ಐಸೊಟೋಪುಗಳು ದೊರೆತವು. ಇವೇ ಅಲ್ಲದೆ ಇಂಥ ಸ್ವಯಂವಿಕಿರಣಕ್ರಿಯಾಶೀಲವಲ್ಲದ (ನಾನ್ರೇಡಿಯೊಆಕ್ಟಿವ್) ಧಾತುಗಳ ಕೆಲವು ಐಸೊಟೋಪುಗಳು ಸಹ ವಿಕಿರಣಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರುತ್ತವೆ

ಉದಾಹರಣೆ
ಒಂದು ಧಾತುವನ್ನು ಸಂಕೇತದಿಂದ ಬರೆಯುತ್ತೇವೆ. ಇಲ್ಲಿ Z ಇದರಲ್ಲಿನ ಪ್ರೋಟಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ. ಇಷ್ಟೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಕೇಂದ್ರೇತರ ಭಾಗದಲ್ಲಿವೆ. ಈ ಸಂಖ್ಯೆಯೇ ಆವರ್ತಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಈ ಧಾತುವಿನ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಹೆಸರು ಧಾತುವಿನ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸಿನಲ್ಲಿ ಓ ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳಿದ್ದರೆ ಆಗ Z+ಓ ಪರಮಾಣುವಿನ ಭಾರ ಂ ಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಎಂಬುದರ ಭಾರ 4, ಸಂಖ್ಯೆ 2, ಪ್ರೋಟಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 2, ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 2.

ಯುರೇನಿಯಮ್ 
ಯುರೇನಿಯಮ್ ಎಂಬುದರ ಭಾರ 238: ಪ್ರೋಟಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 92, ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 146. ಐಸೊಟೋಪುಗಳಿರಬಹುದೆಂಬ ಅನುಮಾನದ ಹಿನ್ನೆಲೆ: ಪ್ರೋಟಾನ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎಂದ ಬಳಿಕ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಕೂಡ ಭಾರದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ಪ್ರೋಟಾನಿನಷ್ಟೇ ಇರುವ ಕಾರಣ ಎಲ್ಲ ಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣುಭಾರಗಳೂ ಪುರ್ಣಾಂಕಗಳೇ ಆಗಬೇಕು ಎಂಬ ಪ್ರೌಟನ ಭಾವನೆ ಕಳೆದ ಶತಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಪರಮಾಣುಭಾರನಿರ್ಣಯದ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಸಿದ್ಧವಾಗಲಿಲ್ಲ.

ಸೀಸದ ರೂಪ
ಕ್ಲೋರಿನ್ ಪರಮಾಣುಭಾರ 35.453, ತಾಮ್ರದ ಪರಮಾಣುಭಾರ 63.54, ಸತುವಿನ ಪರಮಾಣು ಭಾರ 65.38. ಇವೇಕೆ ಹೀಗೆ ಭಿನ್ನಾಂಶಗಳನ್ನೊಳಗೊಂಡಿವೆ ಎಂಬುದು ಕುತೂಹಲದಾಯಕ ಪ್ರಶ್ನೆಯಾಗಿತ್ತು. ಇಷ್ಟರಲ್ಲೇ ಯುರೇನಿಯಮ್, ಆಕ್ಟೀನಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಥೋರಿಯಮ್ ಧಾತುಗಳು ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ವಿಕಿರಣ ಕ್ರಿಯಾಶಕ್ತಿಯನ್ನು (ರೇಡಿಯೋ ಆಕ್ಟಿವಿಟಿ ) ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತ ತಮ್ಮ ತಮ್ಮ ಶ್ರೇಣಿಗಳ ಅಂತ್ಯದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯಮ್ ಉ, ಆಕ್ಟೀನಿಯಮ್ ಆ ಮತ್ತು ಥೋರಿಯಮ್ ಆ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಹೊಂದುತ್ತಿರುವುದು ತಿಳಿದುಬಂದಿತು. ಇವೆಲ್ಲ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ 82 ಉಳ್ಳವು. ಇವನ್ನು ಪರಮಾಣುಸಂಖ್ಯೆ 82 ಇರುವ ಸೀಸದಿಂದ (Pb) ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾರೆವು. ಚುಟುಕಿನಲ್ಲಿ ಇವು ಸೀಸದ ರೂಪಗಳೇ. ಇವನ್ನು ಮತ್ತು ಎಂದು ಬರೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಪ್ರೋಟಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸಿನಲ್ಲಿ 82 ಮತ್ತು ಕೇಂದ್ರೇತರ ಭಾಗದಲ್ಲಿ 82 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಇವೆಲ್ಲವುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಇವೆ; ಇವು ಸೀಸದ ಐಸೊಟೋಪುಗಳೇ ಎಂದು ಮೊತ್ತಮೊದಲು ಫ್ರೆಡರಿಕ್ ಸಾಡ್ಡಿ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದ. ಇವು ಐಸೊಟೋಪುಗಳೆಂದು ಅವನು ನಾಮಕರಣ ಮಾಡಿದನಲ್ಲದೆ ವಿವಿಧ ಐಸೊಟೋಪುಗಳ ಮಿಶ್ರಣವಿದ್ದುದರಿಂದಲೇ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸೀಸದ ಪರಮಾಣು ಭಾರ 207.21 ಎಂದೂ ಸಾರಿದ. ಆದ್ದರಿಂದ Z ಒಂದೇ ಇರುವ ಆದರೆ ಓನ ಬೆಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಕಾರಣ ಭಾರ ಂ(=Z+ಓ) ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗುವ ಧಾತುವಿನ ರೂಪಗಳೇ ಅದರ ಐಸೊಟೋಪುಗಳು. ಕೆಲವೇ ನಿದರ್ಶನಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು.

ಉಲ್ಲೇಖಗಳು

ಪ್ರೋಜೆಕ್ಟ್ ಟೈಗರ್-೨ ಸ್ಪರ್ಧೆಗೆ ಬರೆದ ಲೇಖನ

ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ
ಅಣು_ವಿಜ್ಞಾನ
ರಾಸಾಯನಿಕ_ಸಂಯುಕ್ತಗಳು