Εξηγήστε γιατί είναι αδύνατο να διαχωρίσετε τα διαφορετικά ισότοπα ενός στοιχείου με συνηθισμένα χημικά μέσα;
1. Τα ισότοπα έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων: Οι χημικές αντιδράσεις οδηγούνται από τις αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων, συγκεκριμένα από τα ηλεκτρόνια σθένους που εμπλέκονται στη συγκόλληση. Τα ισότοπα ενός στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, που σημαίνει ότι οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων και η χημική αντιδραστικότητα τους είναι πανομοιότυπα.
2. Τα ισότοπα έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων: Η μόνη διαφορά μεταξύ των ισοτόπων ενός στοιχείου είναι ο αριθμός των νετρονίων στους πυρήνες τους. Αυτή η διαφορά στη μάζα δεν επηρεάζει τη χημική συμπεριφορά του ατόμου.
Σκεφτείτε με αυτόν τον τρόπο: Φανταστείτε ότι έχετε δύο πανομοιότυπα αυτοκίνητα, αλλά το ένα έχει έναν ελαφρώς βαρύτερο κινητήρα. Και οι δύο θα οδηγήσουν τον ίδιο τρόπο και θα χρησιμοποιήσουν την ίδια ποσότητα καυσίμου, παρόλο που κάποιος είναι ελαφρώς βαρύτερος.
Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
* χλώριο-35 (³⁵cl) έχει 17 πρωτόνια και 18 νετρόνια.
* χλώριο-37 (³⁷cl) έχει 17 πρωτόνια και 20 νετρόνια.
Και τα δύο ισότοπα χλωρίου έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων και ως εκ τούτου συμμετέχουν στις ίδιες χημικές αντιδράσεις.
Πώς διαχωρίζονται τα ισότοπα;
Ενώ οι χημικές μέθοδοι δεν λειτουργούν, τα ισότοπα μπορούν να διαχωριστούν χρησιμοποιώντας φυσικές μεθόδους που εκμεταλλεύονται τη διαφορά της μάζας τους:
* φασματομετρία μάζας: Τα ιόντα διαφορετικών ισότοπων επιταχύνονται μέσω ενός μαγνητικού πεδίου και η διαδρομή τους εκτρέπεται με βάση την αναλογία μάζας προς φόρτιση. Αυτό επιτρέπει τον διαχωρισμό και την ανάλυση των διαφορετικών ισοτόπων που υπάρχουν.
* Αέρια διάχυση: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι τα ελαφρύτερα ισότοπα διαχέονται ταχύτερα μέσω μιας πορώδους μεμβράνης. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για τον εμπλουτισμό του ουρανίου, διαχωρίζοντας το ελαφρύτερο ισότοπο από το βαρύτερο ² ² u.
* φυγοκέντρηση: Τα βαριά ισότοπα μπορούν να διαχωριστούν από τα ελαφρύτερα ισότοπα περιστρέφοντάς τα σε υψηλές ταχύτητες. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται επίσης για τον εμπλουτισμό του ουρανίου.
Συνοπτικά, τα ισότοπα είναι χημικά αδιάκριτα επειδή οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων τους είναι πανομοιότυπες, αλλά μπορούν να διαχωριστούν χρησιμοποιώντας φυσικές μεθόδους που εκμεταλλεύονται τις μαζικές διαφορές τους.
