پیام نور کرج-مهندسی صنایع

 در عناصری كه تعداد زیادی الكترون دارند ، الكترونها در لایه های گوناگونی به دور هسته می چرخند . هسته ی اتمك به طور عمده از دو نوع ذره به نام پروتون و نوترون تشكیل شده است . هرچه ذرات كوچك هسته بیشتر باشد ، اتم سنگین تر است .

 سبكترین اتم ، یعنی اتم هیدروژن ، تنها یك پروتون دارد كه فقط یك الكترون در مداری به دور آن می چرخد . هر یك از انواع اتمها را می توان به كمك تعداد ذره هایشان از یكدیگر تشخیص داد . ماده ای را كه فقط از یك نوع اتم ساخته شده باشد ، عنصر می نامند .

اتم - ملكول - ساختار اتم

از مدتها قبل ،انسان مي داند كه تمام مواد از ذرات بنيادي يا عناصر شيميايي ساخته شده اند. از ميان اين مواد،مثلاً مي توان از اكسيژن ،گوگرد ،و آهن نام برد .كوچكترين ذره آهن ،يك اتم آهن و كوچكترين ذره گوگرد ،يك اتم گوگرد ناميده مي شود
آهن خالص فقط داراي اتمهاي آهن است و گوگرد خالصل نيز فقط اتمهاي گوگرد دارد . اتمها جرمهاي گوناگوني دارند سبكترين آنها اتم هيدوژن است
اتمهاي آهن بسيار سنگينتر از هيدروژن و اتمهاي "اورانيم" از اتمهاي آهن سنگينترند ،يعني جرمشان بيشتر ايت واژه اتم ،از بان يوناني گرفته شده و معناي آن در واقع "ناكسستني" يا "تقسيم ناپذير" است
امروزه ما مي دانيم كه امها را هم مي توان به اجزاء كوچكتر تقسيم كرد.ولي به هر حال ،اگر مثلاً يك اتم آهن را درهم بشكنيم ،اجزاء شكسته شده ،و ديگر آهن نسيتند و خصوصيات آهن را ندارند به اين دليل است كه در بسياري از كتابهاي شيمي تعريف زير در باره واژه "اتم" آورده شده است
"يك اتم كوچكترين سنگ بناي يك عنصرشيميايي است كه كليه خصوصيات ويژه آن عنصر را دارا بوده و در صورت تقسيم آن به اجزاء كوچكتر ،اين خصوصيات را از دست خواهد داد
اتمها در مقايسه با كليه چيزهايي كه ما در زندگي معمولي خود با آنها برخورد مي كنيم ،خيلي خيلي كوچك هستند .قطر يك اتم تقريباً سانتيمتر يا 8 - 10×1 سانتيمتراست . با ذكر يك مثال مي توان پي برد كه اتمها چقدر كوچك هستند
برروي كره زمين تقريباً 5 ميليارد نفر زندگي مي كنند. اگر هر نفر را يك اتم حساب كنيم و با اين اتمها يك زنجير بسازيم طول اين زنجير به زحمت 50 سانتيمتر خواهد شد
مولكول چيست؟ اتمها مي توانند براي ايجاد ذرات بزرگنر با يكديگر پيوند پيدا كنند و به اصطلاح "مولكولها " را تشكيل دهند.به عنوان مثال ،دو اتم اكسيژن با يكديگر تشكيل يك مولكول اكسيژن را مي دهند. در طبيعت اغلب اوقات اتفاق مي افتد كه امهاي عناصر مختلف به صورت مولكول با يكديگر اتحاد مي يابند
يكي از معروفترين اين اتحادها مولكول آب است . كه ازيك اتم اكسيژن و دو اتم هيدوژن تشكيل شده است . يك مولكول آمونياك ،يك اتم نيتروژن وسه اتم هيدوژن دارد
آب و آمونياك برخلاف اكسيژن و كربن عناصر شيميايي نيستند بلكه تركيبات شيميايي از عناصر متقاوت هستند .كوچكترين ذره چنين تركيبي مولكول ناميده مي شود .چنانچه يك مولكول آب را تجزيه كنيم خصوصيات آب از دست مي رود و فقط ذرات تشكيل دهنده آن يعني هيدروژن و اكسيژن باقي مي مانند كه خصوصياتي كاملاً متفاوت با آب دراند .
مولكولهانيز مثل اتمها به طرز غيرقابل تصوري كوچك هستند دريك ليوان ـآب معمولي تقريباً 6000000000000000000000000 يا 24 10×6 مولكول آب وجود دارد . اگر اين لوان آب را به ميزان مساوي بر روي تمام اقيانوسها و درياهاي كره زمين پخش كنيم درهر ليتر از آب درياها ،چندين هزار مولكول از آب ليوان وجود خواهد داشت 
ساختار اتم چيست ؟ تقريباً 75سال پيش "ارنست رادر فورد " در انگلستان مطلبي را كشف كرد كه فيزيك اتمي جديد را نبيان گذارد . اما اكنون به اين مطلب مي پردازيم .اين فيزيكدان بريتانيايي يك ورق نازك طلايي را مورد اصابت ذرات آلفا قرار داد تا در ون اتمها را شناسايي كند .
اگر مواد در يك چنين ورق فلزي بطور متناسب و يكنواخت پخش بودند ذرات آلفا درهمان مسير پرواز خود به حركت ادامه مي دادند،اگر چه در اين حالت كمي از سرعت ذرات آلفا كاسته مي شد. تمام "ذرات آلفا" تقريباً به همين شكل رفتار كردند .البته تعداد كمي نيز كاملاً از مسير خود منحرف شدند درست مثل اينكه به يك گلوله كوچك اما خيلي سنگين برخورد كرده باشند "رادرفورد " از اين آزمايش چنين نتيجه گيري كرد كه تقريبا تمام جرم اتم طلا در يك هسته بسيار كوچك وناچيز تمركز يافته است
هسته اتم كشف شده بود.امروز ه ما دقيقاً مي دانيم ساختار اتم چيست ."اتم ماننديك منظومه شمسي كوچك است ". در مركز اتم يك هسته بسيار كوچك قرار دارد كه از نظر الكتريكي داراي با ر مثبت است و تقريباً تمام جرم اتم را تشكيل مي دهد به دور اين هسته ذرات كوچك و بسيار سبكي كه داراي بار الكتريكي منفي هستند يعني الكترونها در حركت هستند.
اتمها ي سنگين تر ين فلزات در وقاع داراي "ساختماني اسفنجي " هستند و تقريبا فقط از فضاي خالي تشكيل شده اند اگر هسته اتم را به برزگي يك گيلاس فرض كنيم ،ساختمان اتم با مدارهاي اكتروني خود تقريبا به بزرگي "كليساي دم " در شهر كلن خواهد بود
قطر هستهه اتم تقريبا برابر سانتيمتر يا 12- 10سانتيمتر مي باشد به عبارت ديگر 100ميليارد هسته اتم دركنار هم زنجيري به طول يك ميليمترخواهند ساخت
ساده ترين اتم هيدروژن است . دراين اتم فقط يك الكترون به دور هسته بسيار كوچكي مي گردد . در شرايط عادي اين اكترون فقط پنج ميليارددم سانتيمتر يا 9- 10×5 سانتيمتر از هسته فاصله دارد .اما اين الكترون مي تواند روي مدارهاي دور تري نسيت به هسته نيز قرار گيرد و در اينجاست كه متاسفانه و جه تشابه بين اتم و منظومه شمسي از بين مي رود
حركت الكترون فقط روي مدارهاي ويژه و معين يا به عبارت ديگر"تراز انرژي " مشخصي امكان پذير مي بادش در حالي كه سياره ها در هر فاصله دلخواهي از خورشيد مي توانند حركت كنند مثلا اگريك الكترون از يك مدار داخلي يا به عبارت ديگراز يكتراز پر انرژي تر به يك مدارداخلي يا يك تراز كم انرژي تر منتقل شود مقدار انرژي به شكل يك ذره يا "كوانت نوري " يا "فوتون" رها مي وشد چون فقط مدارها يا ترازهاي انرژي كاملاً معيني وجود دارد در نتيجه فقط ذره هاي نوري يا انرژي كاملاً معيني نيز منتشر خواهند شد و به عبارت ديگردرنمودار موجي طول موجهاي كاملا معيني پديدار مي شوند كه انسان ار روي آنها مي تواند درتمام كيهان يك انم هيدروژن را باز شناسايي كند
اين مطلب براي ساير عناصر شيميايي نيزصادق است زير بناي علم "طيف نگاري و طيف شناسي " مي باشد كه به كمك آن مثلا مي توان تشخيص داد چه نوع اتمهايي در آتمسفر خورشيد وجود دارند

دموكريت

 فيلسوفی يونانی بود . او می پنداشت اتم كوچكترين ذره يك ماده است و هر يك از مواد جهان ، اتم های متفاوتی دارند . نظر او بسيار كلی بود  و بر شواهد تجربی متكی نبود . تصور می كرد كه اتم های آهن مارپيچی شكل هستند كه موجب استحكام و انعطاف پذيری و چكش خواری آهن می شوند. يا اتم های آتش تيز و نورانی و زرد رنگ هسنتد. يا اتم های آب كروی شكل هستند
                                                           
دالتون

همه مواد از ذره های تجزيه ناپذيری به نام اتم ساخته شده اند كه نه بوجود می آيند و نه از بين می روند.
اتم های يك عنصر به اتم های عنصر ديگر تبديل نمی شوند
اتم های يك عنصر جرم يكسانی دارند و خواص شيميايی مشابه ، كه با جرم و خواص عنصر های ديگر تفاوت دارند
اتم های عناصر مختلف به هم متصل شده و مولكول ها را بوجود می آورند. در هر مولكول نوع و تعداد نسبی اتم های سازنده ی آن يكسان است
² بر اساس نظريه دالتون . اتم تنها واحد سازنده ی يك عنصر است كه می تواند در واكنش های شيميايی شركت كند

دالتون شناختی از ساختار اتم نداشت و تنها تصور او اين بود كه اتم كره ای توپر . بی اندازه كوچك و تقسيم ناپذير است

                                                         تامسون

 مدل كيك كشمشی يا مدل هندوانه ای را ارائه داد . كره ای با بار مثبت در نظر گرفت كه الكترون ها در آن پخش هستند.تامسون عقيده داشت كه اين ابر كروی مثبت جرمی ندارد و جرم اتم به تعداد الكترون های آن بستگی دارد . به نظر او جرم زياد اتم ناشی از وجود تعداد بسيار زيادی الكترون در آن است

      اتم ها از نظر الكتريكي خنثي هستند . پس براي خنثي كردن الكترونها. ماده اي با بار مثبت در اتم موجود است . تامسون بر اساس اين اطلاعات اتم را به شكل كره تصور كرد كه در آن بار مثبت به طور يكنواخت پخش شده است و الكترون ها مانند تخمه های هنوانه در اين كره توزيع شده اند

رادرفورد

  مدل اتم هسته دار را پيشنهاد كرد . بر اساس اين مدل بيش ترين فضای اتم تقريبا خالی است و تنها با تعدادی الكترون اشغال شده است . اين الكترون ها جرم ناچيزی  دارند . اتم هسته ای بسيار كوچك با جرم بسيار زياد دارد كه بار مثبت اتم در آن متمركز است

      قطر اتم در حدود 10-10متر و قطر هسته ي اتم كمي كمتر از يك ده هزارم اندازه اتم است

بور 

  مدل سياره ای را پيشنهاد كرد . بور متوجه شد كه الكترون در مسير دايره ای شكل به دور هسته گردش می كند (شبيه سياره ها ی منظومه شمسی ) نكات مهم اين نظريه

انرژی الكترون به فاصله آن الكترون از هسته ی اتم بستگی دارد.( هر چه فاصله بيشتر انرژیالكترون هم بيشتر)
انرژی الكترون كوانتيده است.(تنها مجاز است كه مقدار معيني انرژی بپذيرد)
هنگامی كه اتمی انرژی جذب می كند ، الكترون آن با گرفتن اين انرژی به تراز بالاتر رفته ، در فاصله دورتری از هسته حركت می كند(حالت برانگيخته)
حالت برانگيخته ناپايدار بوده و پس از اندك زمانی ، الكترون انرژی اضافی خود را يك جا از دست می دهد و به تراز انرژی اوليه خود بر می گردد . انرژی از دست رفته به و سيله ی الكترون ، به صورت يك فوتون نور از اتم نشر می شود

مدل امروزي

امروزه مدل دیگری برای اتم پذیرفته شده که ان را مدل لایه ای نامیده اند در این مدل نیز مانند مدل بور هسته که عمده ی جرم اتم را تشکیل میدهد در مرکز اتم قرار دارد و الکترون ها به شکل ابری که ابر الکترونی نامیده شده است در اطراف هسته ی اتم و در فضای بسیار بزرگی که قطر ان 10000 برابر قطر هسته ی اتم است در حرکتند شاید در این مدل بتوان الکترون ها را مانند زنبور های عسلی تصور کرد که پیوسته پیرامون کندوی خود و در فواصل گوناگون در حال پروازند زنبور هایی که با سرعت بسیار زیاد در حال حرکتند و نمی توان جای انها را به طور دقیق معین کرد در واقع این مدل از مدل بور دقیق تر است اما برای درک بهتر و بیشتر مردم از شکل و ساختمان اتم از مدل لایه ای استفاده میکنند و هرچه لایه ای به هسته نزدیک تر باشد دارای انرژی بیشتری است.

پروتون

پروتون ذره‌ای بنیادی با بار مثبت است که بخشی از هر اتم را تشکیل می‌دهد. جرم پروتون ۱۸۳۷ برابر جرم الکترون، و معادل ۱ است.

بر اساس قوانین پایستگی و به علت آنکه پروتون سبک‌ترین باریون است پایدار است اما براساس نظریه وحدت بزرگ این ذره عمر ۱.۶‎×۱۰^۳۰ سال داشته و بعد از این مدت به پوزیترون و پیون صفر تبدیل می‌شود

چگونگي كشف نوترون توسط جميز چادويك

هسته ئيدروژن كوچكترين هسته هاست وبار الكتريكي آن 1+ است كه با بار الكتريكي تنها الكترون اتم ئيدروژن در حال تعادل است . درسال 1914 ميلادي رادرفرد با اطمينان كامل اظهار داشت كه بار الكتريكي كمتر از آن امكان ندارد . او هسته ئيدروژن را پروتون( proton ) نا ميدكه واژه اي است بر گرفته از يك واژه يوياني به معني نخست .
چنين به نظر مي رسد كه هسته اتم هاي عنصر هاي ديگر هم در در برابر هر بار الكتريكي مثبت خود داراي يك پروتون است . بنا براين هسته اتم هليوم 2 پروتون ، هسته اتم كربن 6 پروتون و هسته اتم اكسيژن 8 پروتون دارد و همچنين است هسته اتمهاي عنصرهاي ديگر .
با اين همه اين اظهار نظر با همه واقعيتهايي كه هنگام آزمايشهاي گوناگون بدست آمده است سازگار نبود مثلا بار الكتريكي هسته اتم هليوم 2+ بود و مي بايست داراي 2پروتون باشد در اين صورت جرو آن دو برابر جرم هسته اتم ئيدروژن ميشد كه داراي يك پروتون است اما همان طور كه پيش از اين گفتيم هسته هليوم كه عبارت از ذره آلفا است داراي جرمي است كه چهار برابر جرم هسته اتم ئيدروزن است . از اينجا معلوم مي شود كه 2 پروتون موجود در هسته اتم فقط هليوم فقط نصف جرم هسته را تشكيل مي دهند پس نصف ديگر جرم هسته از كجاست ؟
اين اختلاف ميان جرم پروتونها وجرم اتم در همه اتم هايي كه بار الكتريكي انها بيش از1+است وجود دارد . مثلاهسته اتم اورانيوم داراي 92 پرتون است اما جرم آن 238 برابرجرم هسته ئيدروژن است . دانشمندان مي كوشيدند تا براي جرم اضافي دليلي بيابند اما هيچ يك از راه حلهايي كه نشان مي دادند مشكل راحل نمي كرد تا اينكه در سال 1932 ميلادي (1311 شمسي )جميز چادويك دانشمند انگايسي پاسخ درست اين پرسش را پيدا كرد .
دانشمندان راههايي انديشيده بودند تا بتوانند مسير جريان الكترون ها و پروتونها را معلوم كنند بار الكتريكي اين ذرات سبب شد كه دور انها را قطره هاي بسيار ريزآب فرا گيرد ورد قطره هاي ريز آب در دستگاهي كه اتاقك ابر ناميده مي شد مسير اين درات را نشان مي داد .
اما هنگامي كه ذرات آلفا به هسته اتم هاي عنصري به نام بريليوم برخورد مي كردند ، تابشي به مي آمد كه دور ذرات آن را قطره هاي آب فرا نمي گرفت وبه همين سبب مسير ذرات براي دانشمندان مشخص نمي شد . اما دانشمندان از وجود چنين تابشي مطمئن بودند زيرا وقتي كه اين ذرات وارد پارافين مي شدند از هسته اتم هاي پارافين پروتون هاي جدا مي كردند و مشخص كردن مسير اين پرو تونها براي دانشمندان آسان بود . چدويك دريافت كه بايد چيزي اين پروتون ها را از هسته اتمهاي پارافين جدا كرده باشد . پروتون ذره اي است سنگين و با جرم زياد و چيزي كه آن را از همه جدا مي كند بايد مانند خودش سنگين باشد الكترونها نمي توانستند پروتون ها را از هسته جدا كنند زيرا خيلي سبك هستند . از طرف ديگر آنچه پروتون ها را از هسته جدا مي كرد مي بايست ذراتي بدون بار الكتريكي باشند زيرا اگر دا راي بار الكتريكي بودند قطره هاي ريز آب دور آنها را فرا مي گرفت و مسير آنها مشخص مي شد
بنا بر اين چدويك به اين نتيجه رسيد كه آنچه پروتونها را از هسته اتمهاي پارافين جدا مي كند ذراتي هستند مانند خود پروتون ها كه بار الكتريكي ندارند اين ذرات جديد كه چدويك به وجود آنها پي برد نه بار الكتريكي مثبت داستند ، نه بار الكتريكي منفي . آنها ذراتي بودند خنثي . به همين سبب چدويك آنها را نوترون ناميدند . واژه اي نوترون از يكي از واژه هاي لاتيني ساخته شده است كه معني آن نه مثبت است ونه منفياست
اين كشف جديد مشكل هسته اتم را حل كرد هسته از دو نوع ذره به نامهاي پروتون و نوترون تشكيل شده است . هسته اتم هليوم داراي 2 پروتون و 2 نوترون است در هسته هليوم بار الكتريكي 2+ به سبب وجود 2 پروتون است . از طرف ديگر جرم 2 پروتون و 2 نوترون در هسته هليوم سبب مي شود كه جرم آن 4 برابر جرم هسته اتم ئيدروژن با شد كه فقط يك پروتون دارد
اين موضوع درباره هسته همه اتم ها درست است يعني هسته همه اتم ها از پروتون و نوترون تشكيل شده اند . تنها هسته اتم ئيدروژن است كه از يك پروتون تشكيل شده است . هسته اورا نيوم داراي 92 پروتون و 146 نوترون است . بار الكتريكي آن از 92+ است اما جرم آن 238 يعني مجموع 92 و 146 است . به گفته ديگر جرم هسته اورانيوم 238 برابر جرم يك پروتون است
هسته همه اتمهاي يك عنصر از نظر شماره پروتون ها با يكديگر برابرند اما شماره نوترون ها ممكن است در همه اتم هاي يك عنصر برابر نياشد . مثلا هسته همه اتمهاي اورانيوم 92 پروتون دارد ولي در بعضي از اتمهاي اورانيوم نوترونها 143 عدد بيشتر نيستند . بار الكتريكي هسته همچنان 92+ است اما جرم آن 235 است يعني مجموع 143 و92 . به گفته ديگر جرم هسته 235 برابر جرم يك نوترون است

عدد اتمي چيست؟

عدد اتمي ا صطلاحی است که در شیمی و فیزیک برای بیان تعداد پروتونهای موجود در هسته اتم به کار می‌رود.
عدد اتمی اصولا شماره محل هر اتم در جدول تناوبی می‌باشد. وقتی مندلیف، عناصر شیمیائی شناخته شده را بر اساس تشابهاتشان در شیمی مرتب کرد، متوجه شد که قرار دادن دقیق آنها بر اساس جرم اتمی، ناهماهنگیهای را بوجود می‌آورد. او متوجه شد که اگر ید و تلوریوم بر اساس جرم اتمی‌شان قرار بگیرند، ترتیبشان غلط به نظر می رسد و وقتی در جدول در جای مناسب قرار خواهند گرفت که جابجا شوند. با قرار دادن آنها بر اساس نزدیکتر بودن خواص شیمیائی، شماره آنها در جدول تناوبی، همان عدد اتمی آنها بود. به نظر می‌رسید که این عدد تقریبا با جرم اتم نسبت دارد، اما همانطور که تفاوت جرم _ خواص شیمیای نشان داد، بازتاب خاصیت دیگری به جز جرم بود.
عجیب بودن این ترتیب، بالاخره بعد از تحقیقات Henry Gwyn Jeffries Moseley در سال1913 تشریح شد. موسلی کشف کرد که ارتباط دقیقی بین طیف بازتاب اشعه X عناصر و محل صحیح آنها در جدول تناوبی وجود دارد. بعدا نشان داده شد که عدد اتمی مساوی بار الکتریکی هسته میباشد- به عبارت دیگر تعداد پروتونها-؛ و این بار الکتریکی است که خواص شیمیائی عناصر را بوجود می‌آورد، نه جرم اتمی.

عدد جرمي

عدد جرمي عددی صحیح می باشد که مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را مشخص می کند. به عبارتی دیگر عدد جرمی عبارت است از تعداد نوکلئون های هسته اتم. عدد جرمی اتم های عناصر با یکدیگر متفاوت می باشد. اختلاف میان عدد جرمی و عدد اتمی برابر است با تعداد نوترون های آن هسته. خواص شیمیایی و فیزیکی عناصر توسط عدد اتمی و عدد جرمی مشخص می شود. تمام اتم های یک عنصر دارای عدد اتمی یکسان می باشند که این عدد اتمی، ماهیت شیمیایی عنصر را مشخص می کند. اما ممکن است اتم های یک عنصر عدد جرمی متفاوتی داشته باشند که در این حالت به آن ایزوتوب آن عنصر می گویند. علت تفاوت عدد جرمی در اتم های یک عنصر ، تغییر تعداد نوترون های آن می باشد. پس عدد جرمی اتم های یک عنصر می تواند در خواص فیزیکی عنصر مانند : چگالی، جرم و ... تغییر ایجاد کند.
در نماد گذاری عدد جرمی را با A سمت راست و در بالا و عدد اتمی را با Z سمت راست ، پایین نماد عنصر می نویسند .
عدد جرمی بیشتر در واکنش های هسته ای مورد تحلیل قرار می گیرد ، زیرا عناصری وجود دارند که در برخی از ایزوتوپ هایشان پایدار و در برخی دیگر فعالیت رادیواکتیو از خود نشان می دهند. مثلا هیدروژن دارای سه ایزوتوپ ( عدد جرمی 1،2و3)می باشد که در دو ایزوتوپ 1 و2 ( پریتیم و دوتریم ) دارای هسته پایداری می باشد ، اما ایزوتوپ تریتیم ( ایزوتوپ3) دارای هسته ناپایداری می باشد .
در طبیعت ایزوتوپ های فراوانی از عناصر مختلف وجود دارند . امروزه با پیشرفت علم هسته ای ، در آزمایشگاه ها توانسته اند ایزوتوپ های جدیدی از عناصر مختلف تولید کنند بطوری برخی از آن ها در طبیعت وجود دارند.

نماد شیمیایی

(به انگلیسی: Chemical symbol) مخفف یک، دو یا سه حرفی که با توافق بین المللی به هر عنصر نسبت داده می‌شود
هر عنصر با یک نماد شیمیایی که مورد توافق جهانی است مشخص می‌شود. اغلب این نمادها شامل یک یا دو حرف هستند. نمادهای سه حرفی برای مشخص کردن برخی عناصر جدید که در واکنش‌های هسته‌ای تولید شده‌اند به کار برده شده‌استگرچه نام یک عنصر در زبان‌های مختلف ممکن است متفاوت باشد اما نماد آن یکسان است
اگر چه اغلب نمادها به نام انگلیسی عناصر نزدیک است اما برخی از آنها از نام لاتین عناصر گرفته شده‌است

 ایزوتوپ‌ها (از یونانی Ισότοπο، =هم‌جا)، اتم‌هایی هستند که عدد اتمی (Z) یکسان و عدد جرمی (A) متفاوتی دارند. عدد اتمی بیانگر تعداد پروتون‌های هسته اتم است. بنابراین ایزوتوپ‌های یک عنصر، تعداد پروتون‌های مساوی دارند. اختلاف در جرم اتمی ایزوتوپ‌ها از اختلاف تعداد نوترون‌های موجود در هسته آنها ناشی می‌شود

برای نشان دادن ایزوتوپ‌های یک عنصر، ابتدا نام آن عنصر، سپس یک خط فاصله (-) و در آخر جرم اتمی آن ایزوتوپ نوشته می‌شود. مثلاً هیدروژن دارای سه ایزوتوپ هیدروژن-1 (پروتیوم)، هیدروژن-2 (دوتریوم) و هیدروژن-3 (تریتیوم) است که هسته آنها به ترتیب حاوی 0، 1 و 2 نوترون است. یا ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ را به صورت U-235 نمایش می‌دهند. روش دیگر، نوشتن جرم اتمی ایزوتوپ در قسمت بالا و سمت چپ نماد شیمیایی عنصر است مانند ²³⁵U که برای نمایش همان ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ است

از آنجا که ایزوتوپ‌های یک عنصر ساختار الکترونی مشابهی دارند، بنابراین ویژگی‌های شیمیایی آنها نیز یکسان است، اما ویژگی‌های هسته‌ای آنها متفاوت است. اگر نسبت تعداد نوترون‌های موجود در یک ایزوتوپ به پروتون‌های آن خیلی کم یا خیلی زیاد باشد، هسته تمایل به متلاشی شدن پیدا می‌کند

در فارسی واژه‌های «همجا» و «هم‌مکان» در برابر واژه ایزوتوپ پیشنهاد شده است

پيوند كووالانسي چيست ؟

بر خلاف تشكيل پيوند يوني ، اتم‌ها براي رسيدن به آرايش گاز نجيب ( آرايش هشت‌تايي ) به جاي از دست دادن يا پذيرفتن الكترون ، آن را ميان خود به اشتراك مي‌گذارند . در اين حالت ميان دو اتم پيوندي بوجود مي‌آيد كه پيوند كووالانسي گفته مي‌شود . به طور مثال پيوند كووالانسي ساده بين دو اتم هيدروژن را در نظر مي‌گيريم . با نزديك شدن اتم‌هاي هيدروژن به يكديگر ، ميان دو الكترون از دو اتم يك نيروي جاذبه مغناطيسي قوي ايجاد مي‌شود ، براي اينكه اين دو الكترون تمايل شديدي براي تشكيل يك زوج الكترون - الكترون و پر كردن يك اوربيتال دارند ( يعني 1S ) . همين وضعيت براي پروتون‌هاي هسته برقرار است ، يعني آنها نيز تمايل به تشكيل يك زوج پروتون - پروتون را دارند ، براي اينكه آنها بار الكتريكي داشته و با دوران ( اسپين ) خود ، ميدان مغناطيسي توليد مي‌كنند كه باعث تشكيل زوج پروتون - پروتون ميشود . در هنگام تشكيل پيوند كووالانسي چنين به نظر ميرسد كه اثر جاذبه مغناطيسي الكترونها و پروتونها نسبت به هم نوع خود بيش‌تر از مجموع نيروهاي دافعه‌اي الكتريكي ميان دو هسته و ميان دو الكترون است و اين دو نيرو در حد فاصلي از هم به تعادل ميرسند كه به آن طول پيوند در ملكول هيدروژن گفته ميشود . آنچه كه مسلم است اين فاصله ثابت نبوده و در حال تغييرات جزيي است كه باعث نوسان و لرزش ملكول هيدروژن ميشود . اين پيوند كووالانسي انرژي‌زا بوده و معادل 436 كيلو ژول بر مول انرژي آزاد مي‌كند كه ناشي از كاهش پتانسيل الكترومغناطيسي موجود در اتم هيدروژن است و ما براي گسستن اين پيوند در ملكول هيدروژن ، مجبوريم اين انرژي را مجددا مصرف كنيم . در واكنش هسته‌اي همجوشي اين فاصله پيوند مابين پروتونها ( هسته‌ها ) فوق‌العاده كم شده و هسته‌هاي جديد تشكيل ميشوند و در نتيجه ، انرژي بسيار زيادي آزاد ميشود ، براي اينكه انرژي پيوند با فاصله پيوند رابطه عكس دارد E≈1/r . يعني هر چه قدر فاصله پيوند كوتاه‌تر شود انرژي پيوند افزايش پيدا خواهد نمود . در اين حالت هسته‌ها مقدار بيشتري از پتانسيل الكترومغناطيسي خود را از دست داده و به صورت تابشهاي الكترومغناطيسي آشكار و دفع خواهند شد . قدر مسلم زوج الكترون - الكترون تشكيل شده متعلق به هر دو لايه 1S از دو هسته يا اتم هيدروژن است و اين زوج در هر دو لايه حضور و چرخش يا دوران خواهد داشت . در واقع انرژي پيوند ملكول هيدروژن مربوط به انرژي پيوند زوج الكترون - الكترون و زوج پروتون - پروتون ميشود ، البته متناسب با طول پيوندي كه برقرار خواهند نمود