Đồng vị | Khái niệm hoá học

Định nghĩa

Đồng vị là những dạng nguyên tử khác nhau của cùng một nguyên tố hóa học mà hạt

 nhân nguyên tử của chúng tuy có cùng số proton song lại khác nhau số notron (do đó khác nhau về số khối).

Thí dụ: Ba đồng vị trong tự nhiên của nguyên tố hydro là:

protium 1H với 0 neutron,

deuterium 2H với 1 neutron,

tritium 3H với 2 neutron

Số proton trong hạt nhân nguyên tử được gọi là số nguyên tử, và bằng số electron trong trạng thái nguyên tử trung tính (không ion hóa). Mỗi số nguyên tử xác định một nguyên tố cụ thể, và các nguyên tử của nguyên tố đó có thể có một phạm vi rộng về số lượng các neutron. Số lượng các nucleon (tên gọi chung cho proton và neutron) trong hạt nhân là số khối của nguyên tử, tức là mỗi đồng vị của một nguyên tố có một số khối riêng biệt.

Ví dụ, cacbon-12, carbon-13 và cacbon-14 là ba đồng vị của nguyên tố cacbon với số khối tương ứng là 12, 13 và 14. Số nguyên tử của carbon là 6, có nghĩa là mỗi nguyên tử carbon có 6 proton, vì vậy mà số neutron của các đồng vị tương ứng là 6, 7 và 8.

Đồng vị là các biến thể của một nguyên tố hóa học, trong đó hạt nhân nguyên tử có cùng số proton nhưng có chứa số neutron khác nhau và do đó có số khối khác nhau.

Một số đồng vị/nuclit có tính phóng xạ và do đó được gọi là đồng vị phóng xạ hoặc hạt nhân phóng xạ, trong khi những chất đồng vị khác chưa bao giờ được quan sát thấy phân rã phóng xạ và được gọi là đồng vị bền hoặc hạt nhân bền. Ví dụ: 14C là một đồng vị phóng xạ của carbon, trong khi 12C và 13C là các đồng vị bền. Có khoảng 339 hạt nhân xuất hiện tự nhiên trên Trái đất, trong đó 286 là hạt nhân nguyên thủy, có nghĩa là chúng đã tồn tại từ khi hình thành Hệ Mặt Trời.

Hạt nhân nguyên thủy bao gồm 32 hạt nhân có chu kỳ bán rã rất dài (trên 100 triệu năm) và 253 được chính thức coi là “hạt nhân bền”, bởi vì chúng chưa được quan sát bị phân hủy bao giờ. Trong hầu hết các trường hợp, vì những lý do rõ ràng, nếu một nguyên tố có đồng vị ổn định, các đồng vị đó chiếm ưu thế trong sự phong phú nguyên tố tìm thấy trên Trái Đất và trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, trong trường hợp của ba nguyên tố (tellurium, indium và rhenium) đồng vị phong phú nhất được tìm thấy trong tự nhiên thực sự là một (hoặc hai) đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã cực kỳ dài của nguyên tố, mặc dù các nguyên tố này có một hoặc nhiều đồng vị bền.