ИЗОТОПЫ. Изучая естественные радиоактивные элементы, ученые столкнулись с некоторыми непо­нятными явлениями.
Вещества, образующиеся в результате радиоак­тивного распада, оказывались по своим свойствам со­вершенно одинаковыми с уже известными химиче­скими элементами, отличаясь от них лишь атомной массой. Например, открытое в 1906 г. вещество — ионий — оказалось идентичным торию, а обнару­женный в следующем году мезоторий — радию. Все виды свинца, получающиеся в конечном результате последовательных распадов цепочек урана, тория и актиния, отличаются друг от друга и от обычного свинца только своей атомной массой. Поэтому в процессе постепенного уточнения таблицы элемен­тов Менделеева приходилось в одни и те же клетки помещать уже несколько видов атомов элементов с совершенно одинаковыми химическими свойствами, но различных по массе. Такие атомы-близнецы стали называть изотопами (занимающие одинако­вое место).
Естественно, возникло подозрение: а нет ли изо­топов и у обычных, нерадиоактивных элементов? Однако выделить их обычными — химическими — методами невозожно, так как химически они иден­тичны. Электрическое поле тоже бессильно, ибо число электронов на орбитах у них одинаково.
Какое же свойство изотопов одних и тех же элементов можно было бы использовать для их разделения? Только одно — разницу в массе. Но обнаружить ее можно было бы лишь при движении электрически заряженных ионов в сильном элек­трическом или магнитном поле. При одинаковой ско­рости путь (траектория) атома более легкого изотопа искривлялся бы больше, чем путь атома более тяжелого изотопа.
На этом принципе и работает своеобразная «ма­шина для сортировки атомов» — масс-спектрограф Астона, названный так по имени впервые сконструи­ровавшего его английского физика (см. Разделение изотопов).
Оказалось, что почти у всех химических элемен­тов имеются свои изотопы. У одних элементов их мало, у других довольно много. Так, кислород со­стоит из трех изотопов: кислорода-16 (99,76%), кис-лорода-18 (0,2%) и кислорода-17 (0,04%).
Изотопы бывают устойчивые (стабильные) и не­устойчивые (радиоактивные), т. е. самопроизвольно распадающиеся с течением времени (см. Радиоак­тивные изотопы). У 92 элементов таблицы Менделее­ва к настоящему времени обнаружено более 250 устойчивых изотопов, более 50 естественных и более 1000 искусственных радиоактивных изотопов!
Возможность примешивать к обычным химиче­ским элементам их радиоактивные близнецы открыла широкую дорогу для применения таких непрерывно сигнализирующих о своем присутствии веществ в научных исследованиях, особенно в биологии, ме­дицине, в общей и органической химии, а также в технике и промышленности (см. Меченые атомы).