Изотопы, атомный вес, ионы

Число протонов в ядре каждого элемента постоянно, а вот количество нейтронов может меняться. Это различия объясняют существование изотопов — разновидностей одного химического элемента. Каждый химический элемент имеет как минимум два изотопа, а некоторые — десятки, но из всех существующих разновидностей изотопов в природе наиболее распространена какая-то одна конкретная.

Изменение в количестве нейтронов в ядре атома изменяет его массу. Некоторые изотопы при этом существуют в неизменном виде длительное время, они называются стабильными. Другие не столь постоянны. Их ядро имеет тенденцию к распаду. Если атомное ядро распадается самопроизвольно, такой изотоп называется нестабильным. Процесс распада всегда сопровождается выделением энергии и/или субатомных частиц (Строго говоря, субатомными (или элементарными) считаются частицы, расщепить которые невозможно. Далеко не все элементарные частицы имеют отношение к радиоактивности.). Это выделение называется радиоактивностью. Все известные изотопы урана нестабильны; некоторые распадаются быстрее других.

Атомный вес

Атомный вес химического элемента примерно равен сумме протонов и нейтронов в его ядре. Наиболее распространенный в природе естественный изотоп углерода имеет атомный вес 12 и называется углерод- 12», или С-12. Атомное ядро изотопа С-12 содержит шесть протонов и шесть нейтронов. Некоторые атомы углерода имеют восемь нейтронов в ядре, а не шесть. Такой вид изотопа углерода имеет атомный вес 14 и называется углерод-14, или С-14. Уран может существовать в форме изотопов U-234 (атомный вес 234), U-235 (атомный вес 235) или самого распространенного в природе изотопа урана U-238 (атомный вес 238). Уран-235 является естественным выбором в качестве топлива для атомных электростанций, так как его свойства позволяют вызывать его контролируемый распад, обеспечивая постоянный ресурс полезной энергии.

Ионы

Если количество электронов (Электрон — стабильная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Из электронов состоят электронные оболочки атомов всех веществ. — Прим. пер.) в атоме больше или меньше, чем количество протонов, атом приобретает электрический заряд. Недостаток электронов приводит к положительному заряду атома, избыток — к отрицательному. Сам химический элемент при этом не изменяется — вне зависимости от того, насколько велик недостаток или избыток электронов. Заряженный атом называется ионом. Когда вещество содержит достаточно много ионов, оно называется ионизированным. Ионизированные вещества обычно хорошо проводят электричество, даже если в нормальном состоянии материал этого вещества не является хорошим проводником электрического тока.

Химический элемент может быть одновременно ионом и изотопом, отличным от наиболее распространенного в природе изотопа. Например, атом углерода может иметь восемь нейтронов вместо обычных шести, являясь изотопом С-14, при этом он может «потерять» один электрон, становясь положительно заряженным ионом.