Իզոտոպներ

Իզոտոպներ (հին  — «հավասար», «նույն», և  — «տեղ»), որևէ քիմիական տարրի ատոմների (և միջուկների) տարատեսակներ, որոնց կարգաթիվը նույնն է, իսկ զանգվածային թիվը տարբեր։ Անվանումը պայմանավորված է նրանով, որ ատոմի բոլոր իզոտոպերը Մենդելեևի աղյուսակում զբաղեցնում են նույն տեղը (նույն վանդակը)։ Ատոմի քիմիական հատկությունները կախված են ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքից, որը իր հերթին հիմնականում պայմանավորված է միջուկի Z լիցքով (այսինքն միջուկում պրոտոնների թվով) և գրեթե կախված չէ A զանգվածային թվից (այսինքն պրոտոնների Z և նեյտրոնների N գումարային թիվ)։

Նույն տարրի բոլոր իզոտոպները ունեն միջուկի միևնույն լիցք, տարբերվում են միայն նեյտրոնների թվով։ Սովորաբար իզոտոպը նշանակվում է քիմիական տարրին պատկանող նշանով, ավելացնելով վերին ձախ ցուցիչ, որը համապատասխանում է զանգվածային թվին (օր.12C, 222Rn)։ Կարելի է նաև գրել տարրի անվանումը՝ գծիկով ավելացնելով համապատասխան ատոմային զանգվածի թիվը (օրինակ՝ ածխածին-12, ռադոն-222)։ Որոշ իզոտոպներ ունեն ավանդական դարձած անուններ (օր. դեյտերիում, ակտիոնիում)։

Իոտոպների օրինակ է թթվածնի 168O, 178O, 188O երեք կայուն իզոմերները։

2015 թվականի վերջին տվյալներով հայտնի է բոլոր տարրերի 3211 իզոտոպներ։

Տերմինաբանություն 
IUPAC-ի հիմանական տերմինը որը բնութագրում է միևնույն քիմիական տարրի ատոմները որոնք ունեն միևնույն ատոմնային զանգվածը հանդիսանում է նուկլեիդը, իսկ իզոտոպներ տերմինը կիրառվում է միևնույն տարրի նուկլեիդների հանրագումարին անվանելու համար։ Իզոտոպեր տերմինը ընդունվել է որպես հոգնակի, քանի որ համեմատության համար անհրաժեշտ է ամենաքիչը երկու ատոմ։ Հետագայում կիրառություն գտավ նաև եզակի թվով իզոտոպ տերմինը։ Բացի դրանից հոգնակիով տերմինը կիրառվում է ատոմների ցանկացած քանակի նուկլեիդների հանրագումարի համար, և ոչ միյայն մեկ տարրի համար, որը իհարկե ոչ կոռեկտ է։ Ներկայումս միջազգային գիտական կազմակերպությունների մոտեցումները չեն համընկնում, տերմինի միանշանակության վերաբերյալ և իզոտոպ տերմինը շարունակում է լայն կիրառություն ունենալ այդ թվում IUPAC-ի պաշտոնական նյութերում։ Դա ևս մի օրինակ է, որն ի սկզբանե նպատակադրված տերմինի միտքը չի համապատասխանում ատոմին բնութագրելու համար օգտագործվող դեպքերը։

Իզոտոպերի բացահայտման պատմություն 
Իզոտոպերի առկայության առաջին ապացույցներն ի հայտ են եկել ծանր մետաղների ատոմներ ռադիոակտիվ փոխակերպումների ուսումնասիրության ժամանակ, երբ նկատվել է, որ միևնույն քիմիական հատկություններ ունեցող նյութերը կարող են տարբեր ֆիզիկական հատկություններ ունենալ։ 1906-1907 թվականներին պարզվել է, որ ուրանի ռադիոակտիվ ճեղքման վերջնանյութ իոնիումը և թորիումի ռադիոակտիվ ճեղքման վերջնանյութ ռադիոթորիումը ունեն նույն քիմիական հատկությունները, բայց տարբերվում են ատոմական զանգվածով և ռադիոակտիվ ճեղքման բնութագրերով։ Հետագայում հայտնաբերվել է, որ երեք միացությունների օպտիկական և ռենտգեն սպեկտորները նույնն են։ Քիմիական հատկություններով նման, բայց ատոմական զանգվածով և որոշ ֆիզիկական հատկություններով իրարից տարբերվող նյութերը անգլիացի գիտնական Սոդիի առաջարկով 1910 թվականից անվանվեցին իզոտոպեր։

Իզոտոպերը բնության մեջ 
Համարվում է, որ բնության մեջ իզոտոպերի քանակը նույնն է բոլոր նյութերում։ Որոշ ֆիզիկական պրոցեսներ բերում են իզոտոպերի բաղադրության փոփոխության։ Միներալային ատոմների աստիճանաբար կուտակվելը- երկարակյաց ատոմների տրոհման հետևանքով թույլ է տալիս զբաղվել ատոմային երկրաբանական ժամանակագրությամբ։ Հատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում ածխածնի ատոմի իզոտոպերի ճեղքումը մթնոլորտի վերին շերտերում տիեզերական ճառագայթների ազդեցության տակ։ Այդ իզոտոպերը տեղաբաշխվում են մթնոլորտում և ջրոլորտում մտնելով կենդանի օրգանիզմներում շրջանառության մեջ(բույսեր, կենդանիներ)։ Իզոտոպերի բաղադրության ուսումնասիրությունը ընկած է ռադիոածխածնային հետազոտուրյան հիմքում։

Իզոտոպերի կիրառությունը մարդու կողմից 
Տեխնոլոգիական առումով իզոտոպերի ուսումնասիրությունը և բաղադրության փոփոխությունը բերում է հատուկ հատկություններով նյութերի ստացման։ Օրինակ 235U-ը ընդունակ է շղթայական ռեակցիայի ջերմային նեյտրոնների ճեղքմամբ և կարելի է օգտագոևծել ատոմային ռեակտորներում և ատոմային զենքում։ Սակայն բնական ուրանում ընդամենը 0,72% է այդ ռադիոակտիվ նուկլիդը, այն ինչ շղթայական ռեակցիան ընթանում է նվազագույնը 3%-ի առկայության դեպքում։ Քանի որ ուրանի նուկլիդները ուեն բավականին մոտ ֆիզիկո-քիմիական հատկություններ ապա ուրանի հարստացմամբ կարող են զբաղվել մի քանի պետություն աշխարհում։

60Co и 137Cs նուկլիդները օգտագործվում է γ-ճառագայթների ստերիլիզացման համար, մետաղական իրերի ֆիզիկական ստերիլացման մեթոդ, վիրակապման նյութերի և այլն։ Ներթափանցող ճառագայթման չափաբաժինը պետք ե լինի մինչև 20-25 մկգ, որը պահանջում է բարձր անվտանգության աստիճան։ Դրանից ելնելով այս մեթոդը հանդիսանում է գործարանային ստերիլիզացման մեթոդ։

Ծանոթագրություններ 

Միջուկային ֆիզիկա
Իզոտոպներ
Ռադիոկենսաբանություն
Միջուկային քիմիա
Ատոմային ֆիզիկա
Տարրական մասնիկների ֆիզիկա
Քիմիական տարրեր
Ֆիզիկական քիմիա
Ռադիոքիմիա
Ատոմներ
Նուկլիդներ
Ռադիոակտիվություն