Mario Sedlak
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Isotope

Isotope sind Varianten von chemischen Elementen, die sich nur im Gewicht, aber kaum in den chemischen Eigenschaften unterscheiden. Sie haben im Atomkern die gleiche Anzahl von Protonen, nur die Zahl der Neutronen ist unterschiedlich.

Ein Sonderfall ist Wasserstoff, der normalerweise lediglich ein Proton im Atomkern hat. Wasserstoff-Isotope mit einem oder zwei Neutronen zusätzlich zum Proton haben annähernd die doppelte bzw. dreifache Masse. Das ist ein großer Unterschied, der relevante Unterschiede in beobachtbaren Eigenschaften zur Folge hat, weshalb es für die Wasserstoff-Isotope eigene Namen gibt. Alle anderen Isotope werden durch den Elementnamen und die Zahl der Kernteilchen (Protonen + Neutronen) gekennzeichnet – wenn überhaupt, da in den meisten chemischen Reaktionen die genaue Massenzahl keine bedeutende Rolle spielt.

Beispiele

Name Abk. Verwendung/Vorkommen (z. B.)
Deuterium (schwerer Wasserstoff) D Fusion
2H
Tritium (überschwerer Wasserstoff) T radioaktiver Schadstoff, der in Atomkraftwerken entsteht
3H
Beryllium-8 8Be sehr kurzlebig
Kohlenstoff-12 12C Basis für die Maßeinheit der Stoffmenge
Kohlenstoff-14 14C natürliches radioaktives Isotop
Sauerstoff-16 16O früher Basis für die Maßeinheit der Stoffmenge
Kalium-40 40K natürliches radioaktives Isotop (im menschlichen Körper)
Kobalt-60 60Co zur Bestrahlung von Lebensmitteln oder Medizinprodukten, um sie zu sterilisieren
Tellur-128 128Te sehr langlebig, aber doch nicht stabil
Jod-131 131I radioaktiver Schadstoff, gefährlich für die Schilddrüse
Cäsium-137 137Cs radioaktiver Schadstoff
Polonium-212 212Po radioaktiv mit sehr kurzer Halbwertszeit
Polonium-218 218Po radioaktiv mit kurzer Halbwertszeit
Radon-219 219Rn radioaktiv mit kurzer Halbwertszeit
Radon-222 222Rn radioaktiv mit kurzer Halbwertszeit
Thorium-223 223Th radioaktiv mit kurzer Halbwertszeit
Radium-226 226Ra Aktivität von 1 g Radium-226 = 1 Curie (veraltete Maßeinheit für Radioaktivität)
Uran-235 235U atomarer Brennstoff (200 MeV Energiegewinn pro Spaltung)
Uran-238 238U natürlicher Stoff mit sehr langer Halbwertszeit
Plutonium-239 239Pu Atommüll mit langer Halbwertszeit

Kernisomere

Es hat mich überrascht, dass es auch Isotope gibt, die sich nur durch den Kernzustand unterscheiden. Z. B. hat ein Atom Technetium-99m genauso viele Protonen und Neutronen wie Technetium-99, aber einen "angeregten" (= energiereicheren) Kern. Ich hätte gedacht, dass angeregte Zustände nur für Sekundenbruchteile existieren (wie bei angeregten Zuständen der Elektronenhülle). Das ist zwar tatsächlich der Normalfall, aber es gibt auch Atomkerne, die Sekunden oder Jahre lang in dem angeregten Zustand bleiben! Diese Zustände nennt man metastabil (daher das m nach der Massenzahl in Technetium-99m). Der Extremfall ist Tantal-180m mit einer Halbwertszeit von mindestens 1 Billiarde Jahren!

Nachdem, was ich in der englischen Wikipedia gelesen habe, scheint an Kernisomeren noch eifrig geforscht zu werden. Evtl. können sie als Gammastrahlen-Laser, Energiespeicher oder Atombombe verwendet werden.

Bezeichnung

Genau genommen gibt es nur Wasserstoff-Isotope, Kohlenstoff-Isotope, Uran-Isotope usw. Meint man Isotope verschiedener Elemente, ist die richtige Bezeichnung Nuklide. Ich halte diese Unterscheidung für pedantisch und unnötig.

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Chemische Verbindungen

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