В 1907 году было установлено, что вновь открытый элемент мезоторий химически неотличим от радия.
В последующие годы было обнаружено полное химическое сходство новых элементов радия В и радия D со свинцом. Атомы радия В и радия D имеют такой же заряд ядра, а значит, и такой же порядковый номер, как и атомы свинца, но отличаются от них своей массой. Такое же равенство зарядов и отличие в массах имело место у тория и иония, мезотория и радия.
Оказалось, что в некоторых клетках периодической системы Менделеева должно помещаться несколько видов атомов, имеющих одинаковый заряд ядра, но разную массу. Такие атомы получили название изотопов (изотоп по-гречески означает — занимающий то же место). Радий В и радий D стали называться изотопами свинца, мезоторий 1 — изотопом радия и т. д.
Таким образом, атомы данного элемента содержат одинаковое число протонов, но могут содержать различное число нейтронов.
Изотопы были обнаружены и среди нерадиоактивных элементов. Удалось доказать, например, что газ неон представляет собою смесь атомов неона с различной массой.
Впоследствии были обнаружены или получены искусственным путем изотопы всех элементов.
С помощью химических символов можно легко обозначать изотопы различных элементов. Например, изотопы натрия с массовыми числами 22, 23 и 24 записываются следующим образом:
Ниже приводится таблица природных изотопов некоторых элементов. Как видно из таблицы, алюминий, фосфор и марганец имеют только по одному природному изотопу.
| Природные изотопы некоторых элементов | ||
|---|---|---|
| Название элемента | Символ | Массы изотопов |
| Водород | H | 1, 2 |
| Углерод | C | 12, 13 |
| Кислород | O | 16, 17, 18 |
| Алюминий | Al | 27 |
| Фосфор | P | 31 |
| Сера | S | 32, 33, 34, 36 |
| Хлор | Cl | 35, 37 |
| Калий | K | 39, 40, 41 |
| Марганец | Mn | 55 |
| Железо | Fe | 54, 56, 57, 58 |
| Медь | Cu | 63, 65 |
| Платина | Pt | 190, 192, 194, 195, 196,198 |
| Свинец | Pb | 204, 206, 207, 208, 210.211, 212, 214 |
| Уран | U | 234, 235, 238 |
Ⅱ. РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
Мы уже говорили о том, что радий испускает альфа-, бета- и гамма-лучи. Излучение, подобное радию, дают уран, торий, полоний и многие другие радиоактивные элементы. Однако распад других радиоактивных веществ не обязательно сопровождается всеми тремя видами излучений. Что же представляют собой альфа-, бета- и гамма-лучи?
В результате исследований действия электромагнитного поля на радиоактивное излучение ученые нашли, что альфа-лучи — это поток положительно заряженных частиц — ядер атомов гелия. Альфа-частицы вылетают из ядра атома с огромной скоростью — например из ядра атома радия со скоростью, примерно равной 17 000 километров в секунду. Они способны проникать через слой воздуха в несколько сантиметров толщиной. Проходя через воздух, они его ионизируют и делают проводником электричества.
Бета-лучи — это поток электронов, некоторые из которых вылетают из ядра атома со скоростью, достигающей величины, близкой к скорости света (300 000 километров в секунду в пустоте). Они проникают через вещества значительно лучше, чем альфа-лучи. Если альфа-лучи задерживаются пластинкой алюминия толщиной, равной 0,05 миллиметра, то бета-лучи способны пройти через слой алюминия толщиною до нескольких миллиметров. Так же, как и альфа-лучи, электроны делают воздух проводником электричества, только в меньшей степени.