2.

La ricerca

Gli esperimenti effettuati agli inizi del XX secolo indicarono che talune sostanze radioattive, chimicamente indistinguibili, potevano differire una dall'altra solo nella struttura dei loro nuclei. Nel 1912 il fisico britannico Joseph Thomson dimostrò l'esistenza di due isotopi stabili del neon, uno avente massa 20 e l'altro avente massa 22. L'esperimento che lo condusse a questo risultato consisteva nell'immettere una quantità di neon in un tubo a scarica, e nell'osservare la deflessione del fascio di ioni prodotta dall'applicazione di un campo elettrico e magnetico di intensità nota. Ioni con massa diversa percorrono traiettorie con un diverso raggio di curvatura, e sono quindi facilmente rilevabili. Le ricerche che seguirono l'esperimento di Thomson provarono che il neon allo stato naturale contiene circa il 90% di neon 20 (l'isotopo con massa 20), il 9,73% di neon 22 e lo 0,27% di neon 21.

Gli studi sulla natura e sulle proprietà degli isotopi furono proseguiti con successo dal fisico britannico Francis William Aston e trassero grande vantaggio dallo sviluppo dello spettrometro di massa, uno strumento che permette di determinare con precisione la quantità di isotopi presente in un campione di sostanza.

1.

Isotopi naturali

È ormai noto che molti elementi, a eccezione di berillio, alluminio, fosforo e sodio, sono costituiti nel loro stato naturale da una miscela di due o più isotopi. Il peso atomico di un elemento è allora la media pesata dei pesi atomici dei singoli isotopi. Ad esempio, il cloro ha peso atomico 35,457 ed è formato per il 76% da cloro 35 e per il 24% da cloro 37. Tutti gli isotopi degli elementi che hanno peso atomico maggiore di 83, e che quindi si trovano oltre il bismuto nella tavola periodica, sono radioattivi, mentre gli isotopi più leggeri sono, nella maggior parte dei casi, stabili. Globalmente si conoscono circa 280 isotopi naturali stabili.

2.

Isotopi artificiali

Gli isotopi radioattivi artificiali, noti come radioisotopi, furono creati per la prima volta nel 1933 dai fisici francesi Irène e Frédéric Joliot-Curie. Possono essere preparati in acceleratori di particelle, bombardando i nuclei degli atomi stabili con particelle nucleari come neutroni, elettroni, protoni e particelle alfa.