Bilim

İzotop Atomların Kimyasal Özellikleri

Tüm bu izotoplar, aynı sayıda olan protona sahip olurlar iken aynı zamanda da farklı sayıda nötrona sahip olan atom aileleridir. Bu izotop terimi ise, periyodik tabloda yer almakta olan aynı öğelere ait olduklarını belirtebilmek için ‘eşit yer’ anlamına gelmekte olan eski bir Yunanca kelime olan isos ve topos’tan alınmıştır. İzotop atomların kimyasal özellikleri nelerdir?

Atomlar, bir elektron sürüsü tarafından yörüngede toplanmış olan yoğun bir çekirdekten yapılmaktadırlar. Bu çekirdeği oluşturan bu protonlar ve nötronlar ise, neredeyse bir atom kütlesini temsil etmektedirler ve elektrik yükleri dışında da büyük bir ölçüde benzerlik gösterirler. Protonlar pozitif yükler taşırlarken, nötronların ise herhangi bir yükü bulunmamaktadır. Çekirdeğin çevresinde bulunan negatif yüklü elektron zarfı, atomların kimyasal olarak nasıl bir biçimde davrandığını belirlemektedir. Bu konuda dikkat çeken nokta ise, nötronların yük taşımadığından dolayı, onları dengelemek adına yakınlarda hiçbir elektrona ihtiyaç duymadıklarından kaynaklanmaktadır. Bu durum da çoğu kimyasal işlemde varlıklarını anlamsız hale getirmektedir.

İzotop Atomların Kimyasal Özellikleri

Biraz daha teknik olabilmesi için, bir atom çekirdeğinde bulunan bu protonların sayısı onun atom numarasıdır. Bu terim proton numarası olarak da bilinmektedir. Aynı zamanda bu terimler Z ile gösterilir. Protonlar pozitif olarak yüklendiğinden dolayı, toplam elektrik yükünü dengelemek adına aynı sayıda elektronu yörüngede tutmak için çalışacaktır. Aksi bir durumda ise, diğer yükü bozulmuş olan bu atomları bulmaya ve değişmez tuz veya kovalent bağlar gibi iyonik bileşikler oluşturmaya çalışacaklardır.

Şu anda önem taşıyor olan şey bu atom numaralarının hepsinin ayrı ayrı unsurları tanımladığını akılda tutmaktır. Atom numaraları ise kaba bir şekilde anlatmak gerekirse eğer periyodik tablodaki bir öğenin sayısal yerine eşdeğer olmasıdır ve geniş çizgilerdeki bir elementin de nasıl davranma eğiliminde olduğunu da belirleyebilirler. Bir elementin tüm bu izotopları aynı atom numaralarına sahiptir. Farklı oldukları tek şey ise, bir atom çekirdeğindeki toplam proton ve nötron sayısını göstermekte olan kütle numarasıdır. Bu kütle numarası da genel olarak A harfi ile kısaltılarak gösterilmektedir. Başka bir söylem ile birlikte, izotoplar aynı elementin atomlarıdır. Ancak bu atomların bazıları sadece diğerlerinden biraz daha ağırdır.

Örnek vermek gerekirse eğer, iki Uranyum izotopu, U-235 ve U-238, aynı atom numarasına (92) sahiptirler. Fakat sırası ile 235 ve 238 kütle numaralarına denk gelirler. Aynı kütleye sahip, C-14 ve N-14 gibi, aynı element olmayan, sırasıyla 6 ve 7 atom numaralarına sahip iki izotopunuz da olabilmektedir. Bir izotop limanının kaç tane nötron içeriği olduğunu bulabilmek içinse atom numarasını kütle numarasından çıkarmak gerekmektedir.

Bu İzotoplar Nereden Geliyor?

Tüm bu söylenenleri kısa bir şekilde özetlememiz gerekirse eğer, izotoplar basit bir şekilde daha fazla nötron bulunduran atom çeşitleridir. Bu atom çeşidi ya bu şekilde oluşturulmuştur ve yaşamları boyunca da bazı zamanlarda nötronlarla zenginleştirilmiştirler ya da atom çekirdeğini değiştirmekte olan bazı nükleer süreçlerden kaynaklanmıştır. Böylelikle de diğer tüm atomlar gibi oluşumları gerçekleşmektedir.

Kimyasal Ve Moleküler Özellikleri

Nötr durumda olan bir atom, protonlarla aynı sayıya sahiptir. Bu yüzden de belirli bir elemanın farklı izotoplarının hepsi de aynı sayıda elektrona sahiptirler. Böylelikle benzer bir elektronik yapıyı paylaşmaktadırlar. Bir atomun kimyasal davranışı büyük ölçüde elektronik yapısı ile belirlendiğinden dolayı da farklı izotoplar ile kısmen aynı kimyasal davranışları sergiler.

Bunun temel istisnası da kinetik izotop etkisidir. Çok daha büyük kütleleri dolayısıyla, daha ağır izotoplar bu aynı elementin daha hafif izotoplarından daha yavaş reaksiyona girebilme eğilimindedir. Bu en protium (1H) döteryum (2H) ve trityum (3H) için bugüne kadar telaffuz edilir, çünkü döteryumun iki kat protium kütlesi vardır ve de trityum, üç kat protium kütlesine sahip olmaktadır. Bu kütle farklılıkları ile birlikte de atomik sistemlerin ağırlık merkezini yani azaltılmış kütlelerini değiştirerek, ilgili kimyasal bağlarının da davranışlarda etkileri bulunmaktadır. Bununla birlikte, daha ağır elementler için izotoplar arasındaki nispi kütle farkı çok çok daha azdır. Böylelikle de kimya üzerinde bulunan bu kütle farkı etkileri genel olarak ihmal edilebilir. Çünkü bu ağır elementler ayrıca daha hafif elementlerden nispeten daha fazla nötrona sahiptir, bu nedenle de nükleer kütlenin kolektif elektronik kütleye oranı biraz daha yüksek olacaktır.

Benzer bir şekilde, yine sadece atomlarının izotoplarında yani izotopologlarında farklılık gösteren iki molekül aynı elektronik yapıya sahip olabilir ve bu nedenle de neredeyse ayırt edilemez fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olabilir. Bu durumda da yine deuterium ve trityum birincil istisnalar olarak yer almaktadırlar. Titreşim modları, bir molekülün şekli ile ve o molekülün şeklini oluşturan atomlarının kitleleri tarafından belirlenir. Bu nedeniyle de farklı izotopologlar farklı titreşim modlarına sahiptir. Titreşim modları bir molekülün karşılık gelmekte olan enerjilerinin fotonlarını emmesine izin verdiğinden dolayı, izotopologlar kızılötesi aralıkta farklı optik özelliklere de sahip olurlar.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu