Isótopo
Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones, y por lo tanto diferente masa.
Definition
Los isótopos son versiones de un mismo elemento con diferente número de neutrones; tienen el mismo número de protones, así que son el mismo elemento, pero distintos números másicos. Se nombran por su número másico, como hidrógeno-1, hidrógeno-2 (deuterio) e hidrógeno-3 (tritio), y algunos son estables mientras que otros son radiactivos. Como la química depende de la configuración electrónica, los isótopos de un elemento se comportan casi de manera idéntica en las reacciones, con solo pequeños efectos isotópicos cinéticos por su diferencia de masa. Los isótopos radiactivos se desintegran con una vida media característica, y las proporciones de isótopos estables sirven como trazadores en geología, medicina y ciencia climática.
Example
El carbono-12 tiene $6$ neutrones y el carbono-14 tiene $8$; ambos son carbono, pero el carbono-14 es más pesado. El hidrógeno-1 no tiene neutrones, el hidrógeno-2 tiene uno, y el hidrógeno-3 tiene dos, y los tres forman agua con oxígeno, aunque el agua pesada hecha de hidrógeno-2 es aproximadamente $10\%$ más densa. El carbono-14 se desintegra por emisión beta con una vida media de $5{,}730$ años, así que una muestra con $25\%$ de su carbono-14 original ha pasado por dos vidas medias y tiene aproximadamente $11{,}460$ años.
Key Insight
Los neutrones adicionales cambian el peso, no el comportamiento. La datación por carbono funciona porque los seres vivos incorporan carbono-14 mientras están vivos y este se desintegra a una tasa conocida después de la muerte, convirtiendo a los átomos en relojes. El uranio-235 y el uranio-238 son químicamente inseparables, así que enriquecer uranio depende de la diferencia de masa del $1.3\%$ en el $UF_6$ gaseoso girado en centrífugas; la separación de isótopos es un problema de física, no de química.