Isotooppi vs ioni
Atomit ovat kaikkien olemassa olevien aineiden pieniä rakennuspalikoita. Eri atomien välillä on vaihteluita. Samoissa elementeissä on myös muunnelmia. Isotoopit ovat esimerkkejä eroista yhden elementin sisällä. Lisäksi atomit ovat tuskin vakaita luonnollisissa olosuhteissa. Ne muodostavat erilaisia yhdistelmiä keskenään tai muiden elementtien kanssa voidakseen olla olemassa. Muodostettaessa näitä yhdistelmiä ne voivat tuottaa ioneja.
Isotoopit
Saman elementin atomit voivat olla erilaisia. Näitä saman elementin erilaisia atomeja kutsutaan isotoopeiksi. Ne eroavat toisistaan, koska niillä on erilainen määrä neutroneja. Koska neutroniluku on erilainen, myös niiden massaluku eroaa. Saman elementin isotoopeilla on kuitenkin sama määrä protoneja ja neutroneja. Eri isotooppeja esiintyy vaihtelevina määrinä, ja tämä ilmoitetaan prosentuaalisena arvona, jota kutsutaan suhteelliseksi runsaudeksi. Esimerkiksi vedyllä on kolme isotooppia, kuten protium, deuterium ja tritium. Niiden neutronien määrä ja suhteelliset runsaudet ovat seuraavat.
1 H - ei neutroneja, suhteellinen runsaus on 99,955%
2 H- yksi neutroni, suhteellinen runsaus on 0,015%
3 H - kaksi neutronia, suhteellinen runsaus on 0%
Neutronien määrä, jota ydin voi pitää, vaihtelee elementistä toiseen. Näiden isotooppien joukossa vain jotkut ovat stabiileja. Esimerkiksi hapessa on kolme stabiilia isotooppia ja tinassa on kymmenen stabiilia isotooppia. Suurimmalla osalla yksinkertaisilla elementeillä on sama neutroniluku kuin protoniluvulla. Mutta raskaissa alkuaineissa on enemmän neutroneja kuin protoneja. Neutronien määrä on tärkeä ytimen vakauden tasapainottamiseksi. Kun ytimet ovat liian painavia, ne muuttuvat epävakaiksi ja siksi nuo isotoopit muuttuvat radioaktiivisiksi. Esimerkiksi 238U lähettää säteilyä ja hajoaa paljon pienempiin ytimiin. Isotoopeilla voi olla erilaiset ominaisuudet niiden eri massojen vuoksi. Esimerkiksi heillä voi olla erilaisia pyöriä, joten niiden NMR-spektrit eroavat. Niiden elektroniluku on kuitenkin samanlainen aiheuttaen samanlaisen kemiallisen käyttäytymisen.
Massaspektrometrillä voidaan saada tietoa isotoopeista. Se antaa elementillä olevien isotooppien määrän, niiden suhteelliset määrät ja massat.
Ioni
Suurin osa atomeista (paitsi nobelkaasut) ei ole luonteeltaan vakaa, koska niillä ei ole täysin täytettyjä valenssikuoria. Siksi useimmat atomit yrittävät täydentää valenssikuorta saamalla nobelkaasukonfiguraation. Atomit tekevät tämän kolmella tavalla.
- Saamalla elektroneja
- Lahjoittamalla elektroneja
- Harjoittelemalla elektroneja
Ioneja tuotetaan kahden ensimmäisen menetelmän (elektronien saaminen ja luovuttaminen) takia. Yleensä s-lohkossa ja d-lohkossa olevat elektropositiiviset atomit pyrkivät muodostamaan ioneja luovuttamalla elektroneja. Tällä tavoin ne tuottavat kationeja. Useimmat p-lohkossa olevat ektronegatiiviset atomit haluavat saada elektronia ja muodostaa negatiivisia ioneja. Yleensä negatiiviset ionit ovat suurempia verrattuna atomiin ja positiiviset ionit ovat pienempiä. Ioneilla voi olla yksi lataus tai useita latauksia. Esimerkiksi ryhmän I elementit muodostavat +1 kationit ja ryhmän II elementit muodostavat +2 kationia. Mutta d-lohkossa on elementtejä, jotka voivat tuottaa + 3, + 4, +5 ionia jne. Koska ionien muodostuessa elektronien lukumäärä muuttuu, protonien lukumäärä ei ole yhtä suuri kuin elektronien lukumäärä ionissa. Muut kuin edellä kuvatut polyatomiset ionit,siellä voi olla myös polyatomisia ja molekyyli-ioneja. Kun alkuaineionit häviävät molekyyleistä, muodostuu polyatomisia ioneja (esim. ClO3 -, NH 4 +).
Mitä eroa on isotoopeilla ja ionilla?
• Isotoopit ovat saman elementin eri atomeja. Ne eroavat toisistaan neutronien lukumäärällä. Ionit eroavat atomista elektronien lukumäärän vuoksi. Ioneissa voi olla enemmän tai vähemmän elektroneja kuin vastaavassa atomissa.
• Ionit ovat varautuneita lajeja, mutta isotoopit ovat neutraaleja.
• Elementtien isotoopit voivat osallistua ionien muodostumiseen.
