Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (liczba neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczba protonów w jądrze).
Izotopy tego samego pierwiastka na ogół mają zbliżone własności fizyczne i chemiczne. Jednak im większa jest różnica mas atomowych izotopów, tym większe mogą być różnice ich własności fizycznych lub chemicznych. Izotopy danego pierwiastka mogą mieć inną gęstość, temperaturę wrzenia, topnienia i sublimacji. Różnice te występują także w związkach chemicznych tworzonych przez te izotopy.
Różnice mas atomowych izotopów powodują występowanie niewielkich różnic w reaktywności izotopów. Nie ma ona wpływu na kierunek reakcji chemicznych, w których one uczestniczą, ale wpływa na szybkość przebiegu tych reakcji. Zjawisko to nazywa się efektem izotopowym i wykorzystuje się w badaniu mechanizmów reakcji chemicznych. Te niewielkie różnice w szybkości reakcji wywołują zmiany w składzie izotopowym związków chemicznych powstających w różnych reakcjach (zjawisko to wykorzystywane jest ostatnio do rozróżniania, czy węgiel zawarty w danym związku chemicznym brał udział w reakcji fotosyntezy).
Izotopy dzielą się na:
W przyrodzie z reguły dominuje jeden z izotopów danego pierwiastka, inne izotopy występują w formie domieszek. Z reguły jednak występują w wystarczająco dużej ilości, by konieczne było uwzględnianie ich obecności w obliczeniach chemicznych (stechiometrycznych). To naturalne występowanie izotopów powoduje, że masy atomowe pierwiastków, a co za tym idzie i masy cząsteczkowe, nie są liczbami całkowitymi, lecz liczbami ułamkowymi (z ułamkiem).
Izotopy nie mają oddzielnych nazw, z wyjątkiem izotopów wodoru. Oznacza się je symbolem pierwiastka chemicznego z liczbą masową u góry po lewej stronie, np. 208Pb.
Pierwiastki mogą mieć po kilka, a nawet kilkanaście izotopów. Przykładowo wodór ma trzy izotopy:
| liczba atomowa | symbol | liczby masowe izotopów (w nawiasach zawartość procentowa) |
|---|---|---|
| 1 | H | 1 (99,985), 2 (0,015) |
| 2 | He | 4 (99,99987), 3 (0,00013) |
| 3 | Li | 7 (92,6), 6 (7,4) |
| 4 | Be | 9 (100), 10 (0,0002) |
| 5 | B | 11 (81,2), 10 (18,8) |
| 6 | C | 12 (98,89), 13 (1,11) |
| 7 | N | 14 (99,63), 15 (0,37) |
| 8 | O | 16 (99,759), 17 (0,037), 18 (0,204) |
| 9 | F | 19 (100) |
| 10 | Ne | 20 (90,92), 21 (0,26), 22 (8,82) |
| 11 | Na | 23 (100) |
| 12 | Mg | 24 (78,8), 25 (10,1), 26 (11,1) |
| 13 | Al | 27 (100) |
| 14 | Si | 28 (92,17), 29 (4,71), 30 (3,12) |
| 15 | P | 31 (100) |
| 16 | S | 32 (95), 33 (0,75), 34 (4,2), 36 (0,017) |
| 17 | Cl | 35 (75,53), 37 (24,47) |
| 18 | Ar | 40 (99,60), 36 (0,337), 38 (0,063) |
| 19 | K | 39 (93,2), 41 (6,8), 40a (0,0119) |
| 20 | Ca | 40 (96,9), 42 (0,64), 43 (0,14), 44 (2,1), 46 (0,0032), 48 (0,18) |
| 21 | Sc | 45 (100) |
| 22 | Ti | 48 (73,8), 46 (8,0), 47 (7,4), 49 (5,5), 50 (5,3) |
| 23 | V | 51 (99,75), 50a (0,25) |
| 24 | Cr | 52 (83,7), 50 (4,4), 53 (9,5), 54 (2,4) |
| 25 | Mn | 55 (100) |
| 26 | Fe | 56 (91,6), 54 (5,9), 57 (2,20), 58 (0,33) |
| 27 | Co | 59 (100) |
| 28 | Ni | 58 (68,0), 60 (26,2), 61 (1,1), 62 (3,7), 64 (1,0) |
| 29 | Cu | 63 (69,0), 65 (31,0) |
| 30 | Zn | 64 (48,9), 66 (27,8), 67 (4,1), 68 (18,6), 70 (0,63) |
| 31 | Ga | 69 (60,1), 71 (39,9) |
| 32 | Ge | 70 (20,5), 72 (27,4), 73 (7,8), 74 (36,5), 76 (7,8) |
| 33 | As | 75 (100) |
| 34 | Se | 74 (0,93), 76 (9,1), 77 (7,5), 78 (23,6), 80 (49,9), 82 (9,0) |
| 35 | Br | 79 (50,6), 81 (49,4) |
| 36 | Kr | 78 (0,35), 80 (2,27), 82 (11,6), 83 (11,5), 84 (57,0), 86 (17,3) |
| 37 | Rb | 85 (72,2), 87a (27,8) |
| 38 | Sr | 84 (0,55), 86 (9,8), 87 (7,0),88 (82,7) |
| 39 | Y | 89 (100) |
| 40 | Zr | 90 (51,5), 91 (11,2), 92 (17,1), 94 (17,4), 96 (2,8) |
| 41 | Nb | 93 (100) |
| 42 | Mo | 92 (15,7), 94 (9,3), 95 (15,7), 96 (16,5), 97 (9,5), 98 (23,8), 100 (9,5) |
| 43 | Tc | brak trwałych izotopów |
| 44 | Ru | 96 (5,6), 98 (1,9), 99 (12,7), 100 (12,7), 101 (17,0), 102 (31,5), 104 (18,6) |
| 45 | Rh | 103 (100) |
| 46 | Pd | 102 (1,0), 104 (11,0), 105 (22,2), 106 (27,3), 108 (26,7), 110 (11,8) |
| 47 | Ag | 107 (51,4), 109 (48,6) |
| 48 | Cd | 106 (1,22), 108 (0,88), 110 (12,4), 111 (12,8), 112 (24,0), 113 (12,3), 114 (28,8), 116 (7,6) |
| 49 | In | 113 (4,2), 115a (95,8) |
| 50 | Sn | 112 (1,02), 114 (0,69),
115 (0,38), 116 (14,3), 117 (7,6), 118 (24,1), 119 (8,5), 120 (32,5), 122 (4,8), 124 (6,1) |
| 51 | Sb | 121 (57), 123 (43) |
| 52 | Te | 120 (0,091), 122 (2,5), 123a (0,88), 124 (4,6), 125 (7,0), 126 (18,7), 128 (31,8), 130 (34,4) |
| 53 | I | 127 (100) |
| 54 | Xe | 124 (0,094), 126 (0,092), 128 (1,92), 129 (26,4), 130 (4,1), 131 (21,2), 132 (26,9),134 (10,4), 136 (8,9) |
| 55 | Cs | 133 (100) |
| 56 | Ba | 130 (0,101), 132 (0,097), 134 (2,42), 135 (6,6), 136 (7,8), 137 (11,3), 138 (71,7) |
| 57 | La | 138 (0,089), 139 (99,911) |
| 72 | Hf | 174 (0,18), 176 (5,2), 177 (18,5), 178 (27,1), 179 (13,8), 180 (35,2) |
| 73 | Ta | 180a (0,012), 181 (99,988) |
| 74 | W | 180 (0,14), 182 (26,2), 183 (14,3), 184 (30,7), 186 (28,7) |
| 75 | Re | 185 (37,1), 187a (62,9) |
| 76 | Os | 184 (0,018), 186 (1,59), 187 (1,64), 188 (13,3), 189 (16,1), 190 (26,4), 192 (41,0) |
| 77 | Ir | 191 (38,5), 193 (61,5) |
| 78 | Pt | 192 (0,78), 194 (32,8), 195 (33,7), 196 (25,4), 198 (7,2) |
| 79 | Au | 197 (100) |
| 80 | Hg | 196 (0,15), 198 (10,0), 199 (16,9), 200 (23,1), 201 (13,2),202 (29,8), 203 (29,8),204 (6,8) |
| 81 | Tl | 203 (29,5), 205 (70,5) |
| 82 | Pb | 204 (1,3), 206 (26), 207 (21), 208 (52) |
| 83 | Bi | 209 (100) |
a nuklidy nietrwałe o bardzo długim okresie półtrwania