Isotop betydning

Ordet isotop bruges om en bestemt type nuklid (atomkerne), der deler atomnummer med andre nuklider af samme grundstof, men har et andet antal neutroner. De vigtigste konsekvenser er:

• Kemiske egenskaber: Næsten ens for isotoper af samme grundstof, fordi kemien styres af elektronskallerne, som igen bestemmes af protonantallet.
• Fysiske egenskaber: Kan variere, især masse (tæthed, diffusionshastighed) og stabilitet (radioaktive kontra stabile isotoper).
• Reaktivitet i specialtilfælde: Små, målbare forskelle (isotop-effekter) kan forekomme i reaktionshastigheder og fasefordelinger.

Formelt kan en isotop beskrives ved symbolerne Z (protonantal/atomnummer), N (neutronantal) og A (massetal, hvor A = Z + N). Isotoper deler Z, men har forskellig N og dermed forskelligt A.

Isotop stammer fra græsk: isos (“samme”) + topos (“sted”). Betydningen er “samme plads” i det periodiske system, fordi isotoper af et grundstof optager samme position i tabellen. Begrebet blev navngivet af kemikeren Frederick Soddy i 1913, efter eksperimenter, der viste, at visse radioaktive stoffer havde samme kemiske adfærd men forskellige masser. J.J. Thomsons arbejde med neon i 1912 og F.W. Astons massespektrografi i 1919-1920 bekræftede eksistensen af isotoper.

Der findes flere anerkendte måder at skrive isotoper på:

• Superskript-subskript: ^A__ZX, f.eks. ¹⁴_₆C for kulstof-14.
• Kortform med bindestreg: X-A, f.eks. C-14, U-235.
• Kemisk symbol alene når konteksten er klar: ²H for deuterium, ³H for tritium. Traditionelle symboler D (²H) og T (³H) bruges også.

• Nuklid: En specifik atomkerne defineret ved Z og N. Alle isotoper er nuklider, men ikke alle nuklider er isotoper af samme grundstof.
• Isobarer: Nuklider med samme massetal A, men forskelligt Z (f.eks. ¹⁴C og ¹⁴N).
• Isotoner: Nuklider med samme neutronantal N, men forskelligt Z (f.eks. ¹⁴C og ¹⁵N har begge 8 neutroner? Nej: ¹⁴C har 8, ¹⁵N har 8 - dermed isotoner).
• Nukleare isomerer: Kerner af samme nuklid i forskellige exciterede energitilstande (f.eks. ^99mTc), ikke at forveksle med kemiske isomerer.
• Isotopfraktionering: Fysisk/kemisk proces, hvor isotoper fordeles forskelligt pga. masseforskelle, ofte kvantificeret ved δ-værdier (δ¹³C, δ¹⁸O).

• Stabile isotoper: Udsender ikke stråling og henfalder ikke målbart (f.eks. ¹²C, ¹⁶O, ²H).
• Radioaktive isotoper (radioisotoper): Henfalder til andre nuklider med udsendelse af stråling (f.eks. ¹⁴C, ¹³¹I, ³H, ²³⁵U). Kendetegnes ved en halveringstid.

• “Hydrogen har tre naturlige isotoper: protium, deuterium og tritium.”
• “Kulstof-14 er en radioaktiv isotop, der bruges til at datere arkæologiske fund.”
• “Forholdet mellem isotoperne ¹³C og ¹²C kan afsløre planters fotosyntesevej.”
• “I nuklearmedicin anvendes isotopen ^99mTc til at fremstille detaljerede billeder af organer.”
• “Isotopanalyse af grundvand kan spore dets alder og oprindelse.”
• “De to uranisotoper ²³⁵U og ²³⁸U har meget forskellige fysiske egenskaber i kerneprocesser.”
• “δ¹⁸O i iskerner bruges som proxy for tidligere temperaturer.”
• “Isotopmærkning med ¹⁵N hjælper forskere med at følge kvælstofs bevægelse i økosystemer.”
• “Neon blev tidligt påvist at have flere isotoper via massespektrometri.”
• “Stabile isotoper er uundværlige i fødevareforskning og sporbarhed.”
• “Tilstedeværelsen af isotopen ¹³¹I i skjoldbruskkirtlen kan måles for at vurdere funktion.”
• “Isotopforholdene i vin kan bruges til at afsløre geografisk oprindelse.”

• Arkæologi og geologi: Radiometrisk datering (f.eks. C-14, U-Pb) til aldersbestemmelse af organiske materialer og bjergarter.
• Miljø- og klimaprofiler: Stabile isotoper (δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O, δD) som sporstoffer i vandkredsløb, fødenet og paleoklima.
• Medicin: Diagnostiske tracere og terapeutiske radioisotoper i nuklearmedicin.
• Industri: Tykkelsesmålere, lækagesporing, materialetest og procesoptimering.
• Kernefysik og energi: Forskning i reaktioner, materialer og strålingsmålinger.

Der findes ingen fuldstændige, præcise synonymer for “isotop”. Nært beslægtede eller beskrivende udtryk kan være:

• Nuklid af samme grundstof (beskrivende omskrivning)
• Elementisotop (uformelt/forklarende)
• Nuklid (beslægtet overbegreb, men ikke synonym)

“Isotop” har ikke et egentligt antonym i sproglig forstand. Kontrastbegreber i kernefysikken omfatter:

• Isobar (samme A, forskelligt Z)
• Isoton (samme N, forskelligt Z)
• Helt andet grundstof (forskelligt Z)

• 1912-1913: J.J. Thomson observerer forskellige masser for neon; Frederick Soddy navngiver “isotop”.
• 1919-1920: F.W. Aston udvikler massespektrograf og kortlægger mange stabile isotoper.
• 1932: James Chadwick opdager neutronen, hvilket forklarer isotopers massevariation.
• 1934: Joliot-Curie demonstrerer kunstig radioaktivitet.
• Midt-1900-tallet og frem: Stabile og radioaktive isotoper bliver centrale redskaber i medicin, geokemi, miljø- og materialeforskning.

• Ordklasse: Substantiv, fælleskøn.
• Udtale: [isoˈtoːb].
• Bestemt/ubestemt: en isotop; isotopen; isotoper; isotoperne.
• Afledte former: isotopisk (adj.), isotopforhold (sb.), isotopanalyse (sb.), isotopmærkning (sb.).
• Engelsk: isotope.

• Nuklid: Ligner, men nuklid er det generelle begreb; isotop kræver “samme Z”.
• Isomer: I kemi er isomer en anden molekylstruktur; i kernefysik er nuklear isomer en exciteret kernetilstand - ikke en anden isotop.
• Isobar/isoton: Relaterede klassifikationer, men forskellige kriterier (A eller N i stedet for Z).

• Naturlig forekomst: De fleste grundstoffer forekommer som blandinger af isotoper med karakteristiske naturlige procentfordelinger.
• Atommasse: Den oplyste relative atommasse for et grundstof er vægtet efter isotopernes naturlige forekomst.
• Sikkerhed: Nogle isotoper er radioaktive og kræver særlige håndterings- og strålebeskyttelsesforanstaltninger.