W czasie II Wojny Światowej toczono walki o tak zwaną ciężką wodę niezbędną do pracy reaktorów jądrowych wytwarzających kluczowy izotop do produkcji bomby atomowej. Jej głównym źródłem były zajęte przez Niemców w 1940 roku Zakłady Chemiczne Norsk Hydro w Norwegii. Alianci wielokrotnie próbowali je zniszczyć udało się to dopiero w 1943 roku. Czym ciężka woda różni się od zwykłej? O tym będzie ta lekcja. Pewnie nieraz mama wysłała cię do warzywniaka po jabłka. Wydawałoby się: prosta sprawa. Ale przecież jabłko jabłku nierówne. Są duże i małe czerwone, zielone i żółte, słodkie i kwaśne. Każde z nich jest jabłkiem ale jednak różnią się od siebie. Które kupić? Podobnie jest z pierwiastkami. Weźmy najprostszy: wodór. Wszystkie atomy wodoru tworzą ten sam pierwiastek bo mają taką samą liczbę protonów w jądrze. Jednak wodór, jak jabłko, ma swoje odmiany. Odmiany te, zwane izotopami różnią się liczbą neutronów w jądrze a co za tym idzie, pewnymi właściwościami. Tak jak odmiany jabłek różnią się kolorem skórki czy smakiem. W przyrodzie występują trzy odmiany czyli izotopy, wodoru. Są one ze sobą zmieszane, chyba że ktoś, tak jak norweskie zakłady podczas wojny, spróbuje je rozdzielić. Zdecydowaną większość stanowi najlżejszy izotop wodoru, który zawiera w jądrze tylko jeden proton i nie ma neutronów. Określamy go jako wodór 1. Jest również wodór, który zawiera jeden proton i jeden neutron, określany jako wodór 2 oraz odmiana najcięższa, która zawiera w jądrze jeden proton i aż 2 neutrony czyli wodór 3. Jądra atomów, w których neutronów jest o wiele więcej niż protonów są nietrwałe i ulegają rozpadowi emitując przy tym promieniowanie, czyli wysyłając energię. Zjawisko to nazywamy promieniotwórczością naturalną i wykorzystujemy w wielu dziedzinach nauki i przemysłu Nie tylko wodór występuje w przyrodzie w postaci więcej niż jednego izotopu. Pierwiastków czystych, czyli takich, które mają tylko jeden naturalny trwały izotop, jest w całym układzie okresowym tylko 16. Wśród nich sód i glin. Wszystkie pozostałe są mieszankami dwóch lub więcej izotopów. I tak na przykład chlor ma 2 izotopy: chlor 35 i chlor 37, tlen ma tych izotopów 3: tlen 16, 17 i 18, cyna ma ich aż 10. Wszystkie izotopy tego samego pierwiastka mają identyczne właściwości chemiczne. Wszystkie są jabłkami. Różnią się jednak właściwościami fizycznymi; każdy ma na przykład nieco inną gęstość, temperaturę topnienia czy wrzenia. Te różnice wykorzystuje się w różnych gałęziach przemysłu i nauki, na przykład izotop węgla c14 stosowany jest w archeologii do określania wieku znalezisk, takich jak kości czy przedmioty wykonane z drewna. Geolodzy wykorzystują izotopy potasu strontu i ołowiu do określania wieku skał, co przydaje się w poszukiwaniu złóż cennych surowców. Paleoklimatolodzy odtwarzają dawne zmiany klimatu na Ziemi za pomocą izotopów tlenu. Jednak najszersze zastosowanie izotopy mają chyba jednak w medycynie. Stosowane są w diagnostyce. Izotopy potasu pozwalają na przykład na badanie ukrwienia mięśnia sercowego. Izotopy wapnia wykorzystuje się w badaniu kości. Czy wiesz już, dlaczego wodę używaną w reaktorach jądrowych nazywamy ciężką? W odróżnieniu od zwykłej wody, która zbudowana jest z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru 1, cząsteczki ciężkiej wody zbudowane są z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru 2. Ponieważ masa atomu wodoru 2 jest większa od masy atomu wodoru 1, cząsteczka ciężkiej wody ma większą masę. A więc jest ciężka. Podsumujmy sobie wiedzę z tej lekcji. Czy potrafisz powiedzieć czym są izotopy? Izotopy to odmiany tego samego pierwiastka. Mają tę samą liczbę atomową czyli liczbę protonów w jądrze ale różnią się liczbą masową czyli łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze. Który izotop wykorzystuje się do określania wieku szczątków w archeologii? Jest to izotop węgla c14. Które izotopy wykorzystuje się w badaniach medycznych i leczeniu różnych chorób? Są to na przykład izotopy potasu i wapnia. Wiesz o innych zastosowaniach izotopów? Napisz nam o nich w komentarzu pod filmem. Pierwiastki występujące w przyrodzie są mieszaniną atomów jednego lub więcej izotopów różniących się liczbą neutronów w jądrze. Izotopy to odmiany tego samego pierwiastka o takiej samej liczbie atomowej Z lecz różnej liczbie masowej A. Pamiętaj, że ten film to nie wszystko co dla ciebie przygotowaliśmy i przygotowujemy. Zajrzyj na stronę pistacja.tv i korzystaj z dostępnych tam filmów a także subskrybuj nasz kanał aby nie ominęły cię żadne nowe lekcje.