Isotop stabil

Isotop stabil ialah isotop unsur kimia yang tidak radioaktif – dengan erti kata lain, ia tidak menjalani pereputan radioaktif secara spontan.
Hanya 90 nuklid daripada 40 unsur pertama yang secara teorinya stabil secara tenaga daripada sebarang jenis pereputan kecuali pereputan proton (lihat senarai nuklid). Sebanyak 164 lagi diketahui secara teorinya tidak stabil dan akan mereput melalui sebarang jenis pereputan yang diketahui, tetapi tidak ada bukti pereputan pernah diperhatikan; ini menjadikan jumlah nuklid yang tidak mempunyai sebarang bukti kewujudan keradioaktifan sebanyak 254 daripada 80 unsur yang mempunyai satu atau lebih isotop stabil. Senarainya diberikan di hujung rencana ini.
Daripada 80 unsur dengan satu atau lebih isotop ini, 26 daripadanya hanya mempunyai satu isotop stabil, dan oleh itu diistilahkan unsur monoisotop. Selebihnya mempunyai lebih daripada satu isotop stabil. Unsur timah mempunyai 10 isotop stabil, menjadikannya unsur dengan jumlah isotop stabil yang tertinggi pernah diketahui.

Kajian isotop stabil

Sistem-sistem isotop stabil yang biasanya dianalisa termasuklah sistem isotop oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen dan sulfur. Sistem-sistem isotop bagi unsur-unsur yang lebih ringan yang memiliki lebih daripada satu isotop azali bagi setiap unsur ini telah dikaji selama bertahun-tahun untuk mengkaji proses pemeringkatan isotop dalam sistem semulajadi. Sejarah panjang kajian terhadap unsur-unsur ini adalah kerana nisbah isotop stabil bagi unsur-unsur ringan dan mudah meruap ini senang untuk dikira. Namun, kemajuan dalam spektroskopi jisim baru-baru ini (misalnya spektroskopi jisim plasma pelbagai pengumpul dipasangkan secara aruhan) kini membolehkan pengiraan nisbah isotop dalam unsur stabil yang lebih berat seperti besi, kuprum, zink, molibdenum dan lain-lain.
Nisbah-nisbah isotop stabil telah digunakan dalam kajian botani dan biologi tumbahan selama bertahun-tahun, dan semakin banyak kajian berkenaan ekologi dan biologi telah mendapati isotop-isotop stabil (kebanyakannya karbon, nitrogen, dan oksigen) adalah sangat berguna. Dalam bidang lain, nisbah-nisbah isotop oksigen telah digunakan untuk menghasilkan semula suhu-suhu atmosfera dalam sejarah dan menjadikannya sangat berguna bagi kajian iklim. Pengukuran nisbah satu isotop stabil semulajadi dengan yang lain memainkan peranan penting dalam pentarikhan radiometrik dan geokimia isotop, dan juga berguna dalam menentukan corak hujan dan pergerakan unsur dalam organisma hidup, lantas membantu menyusun dinamik rantaian makanan dalam ekosistem.

Takrifan kestabilan, dan kewujudan isotop semulajadi

Kebanyakan nuklid-nuklid yang terbentuk secara semulajadi adalah stabil (terdapat kira-kira 254; lihat senarai di akhir rencana ini); dan kira-kira 34 lagi (berjumlah 288) merupakan nuklid radioaktif yang diketahui dengan separuh hayat yang (diketahui) cukup panjang untuk terhasil "sejak azali". Sesuatu nuklid dinamakan nuklid azali sekiranya separuh hayat nuklid itu adalah lebih kurang dengan atau lebih daripada usia Bumi (4.5 bilion tahun), yang membolehkan sejumlah besar nuklid itu bertahan sejak pembentukan Sistem Suria. Ia akan menyumbang kepada komposisi isotop semulajadi sesuatu unsur. Radioisotop yang wujud sejak azali mudah dikesan jika ia mempunyai separuh hayat sekurang-kurangnya 700 juta tahun (cth., ²³⁵U), walaupun sesetengah isotop azali telah dikesan dengan separuh hayat sependek 80 juta tahun (cth., ²⁴⁴Pu). Namun, ini merupakan had pengesanan kini, kerana nuklid dengan separuh hayat terpendek seterusnya (niobium-92 dengan separuh hayat 34.7 juta tahun) masih belum ditemui dalam alam semula jadi.
Banyak radioisotop yang terbentuk secara semula jadi (kira-kira 51 lagi, dan berjumlah 339) memiliki separuh hayat kurang daripada 80 juta tahun, tetapi ia hanya terbentuk daripada proses pereputan nuklid azali (misalnya, radium terbentuk daripada uranium), ataupun daripada tindak balas bertenaga yang sedang berjalan, seperti nuklid-nuklid kosmogenik yang terhasil oleh sinar kosmos yang kini berlanggar dengan atmosfera Bumi (misalnya, karbon-14 yang terbentuk dari nitrogen).
Banyak isotop yang dikelaskan sebagai stabil (dengan erti kata lain, tiada keradioaktifan pernah dikesan daripada mereka) diramalkan memiliki separuh hayat yang teramat panjang (sesetengahnya memiliki separuh hayat selama 10¹⁸ tahun atau lebih). Jika separuh hayat yang diramalkan berada dalam julat yang boleh dihitung secara uji kaji, sesuatu isotop mungkin beralih daripada kategori nuklid stabil kepada nuklid radioaktif, setelah keradioaktifannya diperhatikan. Contoh yang baik untuk ini ialah bismut-209 dan tungsten-180 yang asalnya dikelaskan sebagai isotop stabil, tetapi baru-baru ini (2003) telah ditemui keradioaktifannya (pelepasan zarah alfa). Namun, nuklid-nuklid ini tidak berubah statusnya sebagai nuklid azali walaupun keradioaktifannya telah ditemui.
Kebanyakan isotop stabil di Bumi dipercayai dihasilkan melalui proses sintesis nuklear, sama ada ketika Letupan Besar (sintesis nuklear Letupan Besar atau oleh generasi bintang-bintang sebelum pembentukan Sistem Suria. Namun, sesetengah isotop stabil menunjukkan perbezaan kelimpahan di Bumi disebabkan oleh pereputan nuklid radioaktif berjangka hayat panjang. Hasil pereputan ini dinamakan isotop radiogenik untuk membezakannya daripada kumpulan isotop bukan radiogenik yang lebih besar.