isotopo

isotopo

isòtopo [Der. dell'ingl. isotope, dai gr. ísos "uguale" e tópos "luogo", con rifer. alla stessa collocazione nel Sistema periodico degli elementi chimici] [FNC] Nome introdotto nel 1913 da F. Soddy per indicare atomi aventi numero atomico uguale, occupanti cioè lo stesso posto nel Sistema periodico degli elementi chimici, ma massa atomica diversa e quindi uguali quanto alle proprietà chimiche, ma differenti per la costituzione del nucleo atomico e precis. per il numero differente di neutroni in quest'ultimo. I primi i. a essere scoperti furono i. radioattivi, allorché intorno al 1907, si constatò l'impossibilità di separare con mezzi chimici certi elementi radioattivi dai prodotti di disintegrazione: i primi tre i. individuati furono torio, radiotorio e ionio, di numero atomico 90. I. non radioattivi furono invece scoperti nel 1914 da O. Honigschmid, che ne trovò due del piombo, di masse atomiche, rispettiv., 206.05 e 207.90. Gli i. possono essere stabili oppure instabili (o radioattivi), naturali, oppure artificiali, cioè prodotti in conseguenza di reazioni nucleari provocate. La struttura elettronica è identica per tutti gli i. di uno stesso elemento; uguale è il numero di protoni che il nucleo di ciascun i. contiene, e uguale quindi, come abbiamo detto, è il numero atomico; diverso è invece il numero di neutroni e quindi il loro numero di massa. Usualmente un i. s'indica facendo precedere il simbolo dell'elemento chimico da due numeri, dei quali uno, in basso, è il numero atomico, l'altro, in alto, è il numero di massa; così, per es., i due i. stabili del carbonio (numero atomico 6 e numero di massa 12 e 13) s'indicano, rispettiv., con i simboli 12₆C e 13₆C. Per taluni i. radioattivi, è consuetudine denominarli premettendo radio- al nome dell'elemento: così, radiocarbonio, radioiodio, ecc. Per quanto fisicamente diversi tra loro (diverse sono infatti la struttura e le proprietà nucleari) gli i. di un elemento sono identici per quanto riguarda le proprietà non dipendenti dalla struttura nucleare, e in partic. le proprietà chimiche, talché essi sono chim. indistinguibili tra loro. In realtà ciò non è rigorosamente esatto, in quanto gli i. di un elemento si differenziano, sia pure lievemente anche per certe proprietà chimico-fisiche, quali, per es., quelle attinenti alla diffusione e alle caratteristiche spettrali; tale fatto, noto come effetto isotopico, è più rilevante per i. leggeri che non per i. pesanti e si manifesta con evidenza nel cosiddetto spostamento isotopico, consistente in una leggera differenza di lunghezza d'onda tra righe spettrali corrispondenti degli i. di uno stesso elemento. La maggior parte degli elementi chimici si presenta come una miscela di due o più i.; conviene allora, per precisare la costituzione isotopica di un elemento, introdurre la cosiddetta abbondanza isotopica relativa, definita, per ogni i., come la percentuale, in massa, con cui esso è presente nell'elemento. Gli i. stabili degli elementi sono ricordati nella voce dedicata a ciascun elemento; un elenco degli i. noti, sia stabili che instabili, si trova nell'App. I del vol. VI. Ricordiamo come, in conseguenza del fatto che gli elementi siano una miscela di i., si sia portati a considerare due scale diverse per le masse atomiche, quella "chimica" che fa riferimento all'elemento ossigeno e quella "fisica" che fa riferimento all'i. 16₈O dell'ossigeno (→ massa: M. atomica). Per separare tra loro i. di uno stesso elemento si usano vari metodi, basati sulle lievi differenze di proprietà chimico-fisiche, dianzi ricordate, oppure, ove gli i. vengano ridotti allo stato di ioni, basati sul differente comportamento elettrico e magnetico derivante dalla diversa carica specifica: per i metodi di separazione isotopica: v. isotopi, separazione degli. Dal punto di vista strettamente fisico, un problema partic. interessante è costituito dal fatto che la composizione isotopica degli elementi è estremamente varia: mentre alcuni elementi sono ricchi di i. stabili, altri ne sono poverissimi (per es., il fluoro, come risulta dalla citata App. I del vol. VI, non ha i. stabili). Allo stato attuale delle conoscenze non si è in grado di dare una spiegazione esauriente di tale problema, che è legato al più generale problema delle cosiddette forze nucleari; si è peraltro in grado di fornire alcune regole, per buona parte di carattere empirico, che danno conto dell'accennata ricchezza o povertà di isotopi. Così, la prima regola di Mattauch dice che non esistono isobari stabili aventi massa atomica P dispari; la seconda regola di Mattauch dice che se P è pari ci sono parecchi isobari stabili; la regola di Aston, infine, dice che se P è dispari l'elemento ha al massimo due i. stabili. Sulla scorta di tali regole è possibile, almeno nelle grandi linee, prevedere la costituzione in i. stabili di un elemento qualunque. Più complessa è invece la situazione per quanto concerne gli i. radioattivi, anche per la continua scoperta di nuovi i. del genere. ◆ [GFS] I. di riferimento: ogni i. usato a fini di datazione geologica: v. geocronologia radiometrica: III 9 e. ◆ [GFS] I. superpesante: v. radioattività: IV 694 b. ◆ [FNC] I. tracciante: i. radioattivo usato come riferimento temporale nella geocronologia, cioè come i. di riferimento (v. sopra), oppure, nella fisica medica, per studiare le dimensioni e la funzionalità di organi del corpo umano. ◆ [FTC] [FNC] Separazione degli i.: v. isotopi, separazione degli; in partic.: mediante laser: III 344 f; per centrifugazione: III 344 c; per diffusione gassosa: III 344 e; per scambio chimico: III 345 b.