동위원소 동중성원자 동중원소

목차

1. isotope (동위원소)
2. isotone (동중성 원자)
3. isobar (동중원소)
4. high spin & low spin

본문내용

1. isotope (동위원소)

영어의 `isotope`는 원래 그리스어의 `isos`(같은)와 `topos`(위치)에서 온 말로, 주기율표에서 같은 위치를 차지하는(즉 원자번호가 같은) 원소를 말한다. 지각과 대기중에 있는 원소의 대부분은 몇 가지의 동위원소가 혼합된 것으로서 그 혼합비는 대체로 일정하다. 예를 들어 천연 주석은 원자량이 112~124인 10종의 동위원소들이 혼합된 것이지만, 조사된 시료는 모두 평균 118.69의 원자량을 보이고 있다. 즉 천연에서 산출되는 주석은 동위원소의 혼합물로 원자량이 다른 10종의 주석원자들이 일정한 혼합비로 섞여서 이루어졌다.

동위원소란 원자핵 내에 있는 양성자 수, 즉 원자번호가 같아서 화학적 성질은 동일하지만 중성자 수가 달라 질량수가 서로 다른 핵종을 말한다. 동위원소의 영문표현인 `ISOTOPE`는 그리스어 `ISOS`(같다)와 `TOPOS`(위치)에서 파생됐는데 주기율표상에서 위치가 같다는 의미, 즉 화학적 성질이 같다는 뜻을 가진다.

예를 들어 원자번호 1번 수소의 경우 99.9% 이상이 질량수 1이지만 0.015% 정도는 질량수 2인 중수소이고 나머지 극미량은 질량수 3인 삼중수소로 존재한다. 천연원소 90여 종에는 약 300종의 동위원소가 있는데 원소에 따라서 비스무tm(Bi)와 같이 단지 1개의 동위원소만 갖는 경우도 있고 주석 (Sn)과 같이 무려 10개의 동위원소를 갖기도 한다.

동위원소는 크게 안정 동위원소와 방사성 동위원소로 나뉜다. 대부분의 동위원소는 자연 상태에서 방사성 붕괴를 하지 않는 안정 동위원소이다. U-238과 같은 방사성 동위원소는 자연 상태에서 일정한 속도로 자연 붕괴해 결국 안정 동위원소인 Pb-206으로 변하는데, 핵종의 수가 절반이 되는 데 걸리는 시간을 `반감기`라 한다.

U-238의 반감기는 지구의 나이와 거의 같은 약 44억 7천만년이므로 지구가 만들어질 당시 존재하던 U-238 핵종의 수는 현재 약 절반으로 줄어들어 있다. 이와 같이 방사성 동위원소의 존재비는 시간의 흐름에 따라 달라지는데, 안정 동위원소의 존재비도 경우에 따라 영구적이지는 않다.

참고 자료

없음