同位体
化学元素の原子には、さまざまな種類のものが存在します。これらは同位体と呼ばれています。同位体は、陽子（と電子）の数は同じですが、中性子の数は異なります。同じ元素の異なる同位体は、質量が異なります。質量とは、何かがどれだけの物質（または物質）を持っているかを表す言葉です。質量の違うものは重さが違います。同位体によって中性子の数が違うので、すべてのものが同じ重さになったり、同じ質量になったりするわけではありません。
同じ元素の異なる同位体は同じ原子番号を持っています。陽子の数も同じです。原子番号は陽子の数で決まります。しかし、同位体は中性子の数が違うので、質量が違います。
同じ場所にあるという意味の「同位体」という言葉は、周期表の同じ場所に同位体があることに由来しています。
中性原子では、電子の数は陽子の数と同じです。同じ元素の同位体でも、電子の数や電子構造は同じです。原子がどのように振る舞うかは電子構造によって決まるため、同位体は化学的にはほとんど同じですが、物理的には元の原子とは異なります。
重い同位体は、同じ元素の軽い同位体よりも化学的に反応が遅くなります。重水素はプロチウムの2倍の質量を持っているため、この「質量効果」はプロチウム(1H)と重水素(2H)の方が大きくなります。より重い元素の場合、同位体間の相対的な原子重量比ははるかに小さく、通常は質量効果は小さい。
水素の同位体
安定性
原子核は、陽子と中性子が核の力で結合したものです。陽子は正に帯電しているので、互いに反発する。中性である中性子は、核を安定化させます。中性子は核の中にあるので、陽子は少し離れたところに押し出されます。これにより、陽子間の静電的反発が減少します。中性子はまだお互いに、そして陽子に魅力的な核の力を発揮しています。2つ以上の陽子が原子核に結合するためには、1つ以上の中性子が必要です。陽子の数が増えれば増えるほど、安定な原子核を持つために必要な中性子の数も増えていきます。
自然界では、いくつかの元素は単一の同位体しか持っていません。例えば、フッ素19（19F）は、いくつかの中で唯一の安定したフッ素の同位体です。他の元素は多くの同位体を持っています。例えば、キセノンは9つの同位体を持っています。安定同位体を持つ81の元素のうち、安定同位体の数が最も多いのは10（元素のスズ）です。
放射性同位体の中には放射性のものがあります。これらは放射性同位体と呼ばれています。その他は放射性ではありません。これらは安定同位体と呼ばれています。
水素には3つの共通同位体があります。水素の最も一般的な同位体はプロチウム（1H）と呼ばれています。水素原子に余分な中性子（原子質量2）を持つものを重水素（2H）といいます。また、陽子が1個、中性子が2個（原子質量3）の水素をトリチウム（3H）と呼びます。プロチウムと重水素は安定同位体ですが、トリチウムは放射性同位体です。
周期表の中で最も重い元素はすべて放射性物質です。ラドン、トリウム、ウランの同位体はすべて放射性物質です。これは、原子核の内部にある核の力が、内部にたくさんの陽子と中性子があると、すべての粒子をまとめるのに苦労するからです。
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質問と回答
Q:アイソトープとは何ですか?
A: 同位体とは、ある化学元素の原子の種類が異なるもので、挙動は非常に似ていますが、重さが異なります。
Q:同位体はどのように違うのですか?
A:同じ元素の原子は、陽子の数は同じですが、同位体の違いにより中性子の数が異なります。その結果、陽子の数と中性子の数を足した質量数にも違いがあります。
Q:すべての同位体は安定ですか?
A:いいえ、安定でない同位体もあり、それらは放射性崩壊によって別の同位体や元素に変化します。このような同位体を放射性同位体と呼び、放射性でない同位体を安定同位体と呼びます。
Q:同位体はどのように識別するのですか?
A:同位体は通常、元素名と質量数で示されます。例えば、炭素12（12C）は陽子6個と中性子6個を持つ原子ですが、炭素14（14C）は中性子8個を持つ原子です。
Q:「同位体」とはどういう意味ですか?
A:「同位体」という言葉は「同じ場所にある」という意味で、同じ元素の原子が周期表の同じ場所にあることを指しています。
Q:中性子の数が多い原子は、少ない原子より重くなるのはなぜですか?
A:中性子の数が多い原子は、中性子の数が少ない原子に比べて、粒子（中性子）を多く含み、全体の質量が増えるため、重くなります。
