Descoperirea izotopilor a fost facuta in concordanta cu marile progrese stiintifice
care au inceput in sec al XIX-lea cu legile cele mai elementare si au culminat
cu conceptele moderne ale mecanicii cuantice. r4v21vd
Desporerirea izotopilor reprezinta intalnirea a doua domenii ale stiintei moderne
ce s-au dezvoltat independent:
- Chimia elementelor care a necesitat introducerea notiunii e izotopi pentru
clasificarea elementelor radioactive naturale
- Fizica descarcarilor in gaze si studiul masei particulelor ionizate care au
dus la realizarea primelor spectrografe de masa si au aratat existenta izotopilor
printre elementelor stabile
Descoperirea izotopilor reprezinta jonctiunea intre fizica si chimie in dezvoltarea lor in lumina teoriei atomice moderne.
Izotopii sunt atomi ai caror nucleu contin acelasi numar de protoni dar numar
diferit de neutroni.
Termenul de “izotop” deriva din limba greaca (isos-acelasi si topos-loc)
si inseamna locuri egale, acest lucru indica ca izotopii unui element ocupa
acelasi loc in sistemul periodic.
Greutatile diferite ale izotopilor au unui anumit element se datoresc numarului
diferit de neutroni din structura izotopilor elementului respectiv. In functie
de raportuldintre numarul de protoni si numarul de neutroni, nucleul atomic
al izotopului respectiv poate fi stabil sau instabil (radioactiv):
- Izotopii stabili sunt aproximativ 300, iar radioactivi 1200
- In domeniul numerelor atomice de la 1(hidrogen) la 83(bismut) sunt cunoscuti
izotopi stabili la toate masele, cu exceptia numerelor atomice 5 si 8
- Sunt 21 elemente “pure” care au numai un izotop
Ex: 9Be, 19F, 23Na, 27Al, 31P, 55Mn, 59Co
- Celelalte elemente au 2 sau mai multi izotopi
Izotopii radioactivi se impart in artificiali si naturali
Abundenta izotopilor variaza. Variatia abundentei izotopice in natura este produsa prin 2 procese:
- Dezintegrarea radioactiva
- Fractionarea izotopica
Prin faptul ca izotopii au mase diferite, diferentele in proprietatile fizice
si chimice ale acestora vor fi cu atat mai pronuntate cu cat elementul este
mai usor. Tocmai aceste diferente in proprietatile fizico-chimice ale izotopilor,
numite si efecte izotopice, au condus la descoperirea lor.
Descoperirea -H al hidrogenului s-a facut experimental pe baza efectelor izotopice
pe care acesta le-a manifestat.
In 1931 Harold C. Urey a predicat pe baza teoretica prin metode statistice,
faptul ca exista diferente in presiunea de aburi a hidrogenului, altfel spus
ca hidrogenul are izotopi. El a reusit sa demonstreze experimental existenta
izotopului -H pe care l-a numit “deuteriu”, pentru ca el era aproximativ
de doua ori mai greu decat hidrogenul.
In 1934 Urey primeste Premiul Nobel pentru aceasta descoperire.
Experienta lui Urey
Intr-un rezervor de 6 litri cu hidrogen lichid, el produce evaporarea acestuia.
In cazul rezidual ramas, detecteaza prin metode spectroscopice prezenta izotopului
-H, dar nu si a lui H. Este o experienta care se bazeaza pe fenomenul de frationare
izotopica care apare in timpul unor procese fizico-chimice. Aici procesul este
evaporarea, care are loc astfel ca moleculele mai usoare (-H) se evapora mai
repede, de aceea in gazul rezidual raman moleculele mai grele.
Aplicatii ale izotopilor
Heliu
3He, 4He
In fizica a fost utilizat in special izotopul stabil al heliului, 3He, atat
ca particula bombardanta in ciclotron cat si ca material de umplere in contorii
proportionali de la spectrometrele pentru neutronii rapizi.
Cu ajutorul acestui izotop s-au obtinut multe cunostinte fundamentale in fizica
temperaturilor joase.
Masuratorile efectuate asupra continutului 3 He in meteoriti au permis determinarea
varstei acestora.
Argonul
36Ar, 38Ar, 40Ar
38Ar se utilizeaza in masuratori de varsta cu ajutorul metodei argon-potasiu.
Pentru dilutii izotopice este necesar 38Ar pur; acesta poate fi obtinut prin
termofuzie folosind metoda gazului auxiliar.
Oxigenul
16O,17O,18O
Izotopii oxigenului permit rezolvarea unor probleme de meteorologie si glaciologie.
Astfel, in cursul anului Geofizic International, in cadrul expeditiei belgiene
s-au efectuat masuratori asupra raportului de concentratii 18O/16O in vederea
determinarii temperaturii de formare a zapezii in diferite tipuri de nori situati
la inaltimi diferite.
In general izotopii sunt folositi in vaste domenii precum: metalurgia, industria
constructoare de masini, chimia, agricultura, medicina,arheologia.
Bibliografie: “Izotopii stabili”, de GheorgheVasaru, editura Tehnica,
Bucuresti-1968
