Isotope

Isotope sind Atome des gleichen Elements, die jedoch eine abweichende Neutronenanzahl haben. Dadurch unterscheiden sie sich in ihrer Masse, zeigen aber das gleiche chemische Verhalten. Der Begriff “Isotop” wurde von dem englischen Chemiker Frederick Soddy geprägt. Soddy war ein Schüler von Rutherford und beschäftigte sich wie dieser mit dem Aufbau von Atomen. Im Jahr 1921 erhielt Soddy für seine Forschung auf diesem Gebiet den Nobelpreis in Chemie. Man hatte festgestellt, dass Atome von ein und demselben Element sich durchaus in ihren Massen unterscheiden konnten. Dies stand im Widerspruch zur bisherigen Atomtheorien von “Dalton” und “Rutherford”. Besonders Dalton hatte die Behauptung aufgestellt: “Atome des gleichen Elements besitzen die gleiche Masse.” Da das Kern-Hülle-Modell von Rutherford auf Dalton aufbaute, hatte er diese These übernommen. Soddy konnte zeigen, dass Atome mit identischer Elektronen- bzw. Protonenanzahl durchaus eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen konnten. Durch diese abweichende Neutronenanzahl waren solche Atome jedoch etwas leichter oder schwerer als ihre “Geschwister”. Aufgrund der identischen Protonenanzahl gehören sie aber an die gleiche Stelle im Periodensystem wie ihre “Geschwister”. Soddy wählte daher die Bezeichnung “Isotop” für solche Atome. “isos” ist griechisch für “gleich”, und “topos” bedeutet “Ort, Stelle”. Aufgrund der gleichen Elektronenanzahl haben sie das gleiche chemische Verhalten.

Beispiel: Lithium

Es gibt zwei verschiedene Lithium-Atome. Jene die eine Atommasse von 6 u haben und jene die eine Atommasse von 7 u haben. Die Anzahl der Protonen und Anzahl der Elektronen beträgt bei beiden je 3. Deswegen gehören beide Atomsorten auch zum Element Lithium. Von zehn Lithium-Atomen hat jedoch nur ein einziges die Masse 6 u. Alle neun anderen haben die Masse 7 u. Dadurch ergibt sich eine durchschnittliche Atommasse von 6,9 u. Dieser mittlere Wert wird üblicherweise im Periodensystem der Elemente als Atommasse angegeben. Möchte man die Protonen-, Elektronen-, und Neutronenanzahl bestimmen, verwendet man normalerweise dazu das häufigste vorkommende Isotop. Daher ergibt sich die Regel, dass man die Atommasse zunächst auf eine ganze Zahl runden muss.

Isotope spielen bei der Radioaktivität eine entscheidende Rolle

Es gibt gerade einmal 118 verschiedene Elemente. Allerdings sind knapp 3 000 Isotope bekannt. Lediglich 250 davon sind nicht radioaktiv. Radioaktivität  bezeichnet die Eigenschaft eines Atomkerns spontan ohne Einwirkung von außen zu zerfallen. Dabei gibt der Atomkern hochenergetische Strahlung ab. Hierbei ist es kein Zufall, dass vor allem Isotope radioaktiv sind. (Lese dazu auch hier) 1. Je schwerer ein Atomkern wird, desto instabiler wird er. Je mehr Protonen und Neutronen sich im Atomkern aufhalten, umso schwerer ist er auch insgesamt. Alle Elemente im Periodensystem ab der Ordnungszahl 84 sind radioaktiv. 2. Im Atomkern entstehen wahnsinnig große Spannungen. Das liegt an den positiv geladenen Protonen, welche sich im Grunde gegenseitig abstoßen. Die Neutronen dienen als eine Art Puffer. Ist das Verhältnis zwischen Protonen und Neutronen im Kern ungünstig, so ist die “puffernde Wirkung” der Neutronen nicht ausreichend. Als Folge zerfällt der Kern. Damit kann erklärt werden wieso auch Technetium (Ordnungszahl 43) und Promethium (Ordnungszahl 61), sowie etliche Isotope radioaktiv sind.
Lithium-Atom mit der Masse 6u. Es hat 3 Neutronen. Lithium-Atom mit der Masse 7u. Es hat 4 Neutronen. Definition und Beispiel Bedeutung der Isotope  C-14 Methode Isotope Bedeutung der Isotope  Schweres Wasser
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