Изотопы – химические элементы, которые имеют разные массовые числа и одинаковое зарядное число. Первые экспериментальные исследования проводились в начале XX века. Ученым Ф. Содди был предложено и само понятие «изотоп». Изотопы занимают одно и то же место в периодической системе Менделеева, так как имеют близкие химические свойства. Только изотопы водорода имеют свои собственные названия.
Для обозначения изотопов используются индексы, которые сопровождают химический символ элемента. Зарядовое число Z обозначается левым нижним индексом, а массовое число A – левым верхним индексом. По своим ядерным свойствам изотопы имеют мало общего между собой. В основном вещества, отличающиеся лишь изотопным составом, имеют схожие физические свойства, поскольку на структуру электронной оболочки атома влияет лишь заряд ядра.
Различают стабильные и нестабильные изотопы. В первой категории относятся изотопы, время жизни которых намного больше возраста нашей планеты. У химических элементов, имеющих четное Z, число стабильных изотопов может быть до 10. Элементы с нечетным Z имеют не более 2-х стабильных изотопов. В природных условиях встречаются лишь стабильные изотопы, однако иногда встречаются и радиоактивные изотопы, которые не успели распасться за время существования планеты. Под воздействием космических лучей ряд радиоактивных изотопов образуется в ядерных реакциях. Продолжительность жизни характеризуется периодом полураспада – периодом времени, в течение которого уменьшается в 2 раза число радиоактивных ядер. Величина периода полураспада варьируется в обширных пределах.
Изотопы используются в медицине, ядерной энергетике, технике, экспериментальной физике и пр. Производство и реализация изотопов – значимый сегмент мировой экономики.