Isotoper och Nuklidkartan

I tidigare lektioner har vi konstaterat att antalet protoner i atomkärnan (dvs atomnumret) bestämmer vilket grundämne atomen är. En väteatom har en proton, en heliumatom har två protoner, en litiumatom har tre protoner, osv. Ett visst grundämne har alltså alltid ett bestämt antal protoner. Om vi dessutom har specificerat ett bestämt antal neutroner, kallas atomtypen nuklid. Olika nuklider brukar anges med kemisk beteckning och nukleontal (masstal), t ex  $He$He–$4$4 ,  $C$C–$14$14  och  $U$U–$235$235 . Vi använder begreppet nuklid när vi vill lägga fokus på en enskild kärna och dess sammansättning.

Att variera antalet neutroner medan antalet protoner hålls konstant ger oss olika varianter av samma grundämne. Detta kallas isotoper. Vi använder begreppet isotoper när vi vill fokusera på ”släktskapet” inom samma grundämne.

Hur många isotoper det finns för varje grundämne varierar. Hos grundämnet litium kan en atomkärna innehålla från  $1$1  upp till  $8$8  neutroner. Det finns alltså åtta olika litiumisotoper. Hur stabila olika isotoper är varierar också. När det gäller litium är endast två av isotoperna stabila, medan de andra atomkärnorna sönderfaller och blir till ett nytt grundämne.

I det periodiska systemet återfinns alla grundämnen strukturerade i rutor på följande form:

Överst i rutan ser vi atomnumret, dvs antalet protoner. Talet längst ner i rutan motsvarar atommassan som anges i enheten u. Obs! Detta betyder inte att alla litiumatomer har samma massa. Eftersom antalet neutroner kan variera, varierar även massan mellan olika isotoper. Atommassan som anges i det periodiska systemet är den genomsnittliga massan för en atom av det specifika grundämnet, beräknad utifrån hur vanliga grundämnets olika isotoper är i naturen. När vi arbetar med atomers massor inom kärnfysiken måste vi utgå från den specifika isotopens sammansättning och massa. De olika massorna för olika isotoper finns i formelsamlingen.

Det periodiska systemet ger alltså endast en överblick över vilka atomtyper som finns med avseende på antal protoner. Om vi också vill se vilka isotoper som finns av varje grundämne behövs en mycket större tabell, en så kallad nuklidkarta. En nuklidkarta som innehåller de tre första grundämnena kan se ut så här, där den vita färgen i rutorna anger att isotoperna är stabila, och den grå färgen att de är instabila:

Om vi vill sammanställa samtliga typer av atomkärnor behövs en mycket mer omfattande nuklidkarta. I bilden nedan har de olika nukliderna färgkodats utifrån sin livslängd, dvs den tid det tar innan atomkärnan sönderfaller. För de lägre atomnumren (ca 1-20) har de stabila nukliderna ungefär samma antal neutroner som protoner (markerade med svart färg). Detta förhållande förändras hos nukliderna med högre atomnummer.

Klicka på bilden för att komma till Wikipedia och kunna se mer detaljer (bilden öppnas i en ny flik).

Kommentarer