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Was ist ein Isotop in der Chemie?

Isotope sind die "Spielarten" der Elemente. Wer sich etwas näher mit dem Aufbau der Atome befasst, kommt nicht nur in der Chemie sondern auch in der Physik dieser Laune der Natur auf die Spur.

Alle Isotope eines Elements stehen im Periodensystem an gleicher Stelle.
Alle Isotope eines Elements stehen im Periodensystem an gleicher Stelle.

Der Atomkern wird untersucht

  • Materie besteht aus kleinsten Teilchen, den Atomen.
  • Diese sind jedoch nicht unteilbar (wie früher angenommen), sondern bestehen ihrerseits aus einem schweren Atomkern und einer Elektronenhülle.
  • Der Atomkern selbst, der fast die ganze Masse des Atoms trägt, ist, abhängig vom entsprechenden Element in der Chemie, aus Protonen (sie tragen die positive Ladung) und Neutronen (die ladungslos sind) aufgebaut.
  • Die Anzahl der Protonen legt die Ordnungszahl des Elementes fest. Das leichteste Element ist der Wasserstoff, dessen Atomkern aus einem Proton besteht. Entsprechend ist seine Ordnungszahl "1".
  • Warum es darüber hinaus noch die Neutronen als neutrale Teilchen im Kern gibt, lässt sich letztendlich nicht genau sagen. Ein Grund ist wohl, dass sie durch ihre Anwesenheit zur Beständigkeit des Kerns beitragen. 

Isotope in der Chemie - eine Laune der Natur

  • Von nahezu allen chemischen Elementen (Ausnahmen: Gold, Fluor) gibt es Atomkerne mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen.
  • Selbst beim leichten Wasserstoff existiert nicht nur die Variante "1 Proton im Kern", der normale Wasserstoff (Schreibweise: 1H), sondern zwei weitere, nämlich das schwerere Deuterium, dessen Kern 1 Proton und 1 Neutron besitzt (2D oder 2H)) sowie das (radioaktive) Tritium, dessen Kern ebenfalls 1 Proton hat, jedoch 2 Neutronen (3T oder 3H).
  • Mit anderen Worten: Innerhalb eines chemischen Elementes sind nicht alle Atomkerne gleich. Sie enthalten zwar immer die gleiche Anzahl an Protonen (was ja die Ordnungszahl und das chemische Element festlegt), aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen.
  • Diese Varianten eines Elementes werden Isotope genannt.
  • Allerdings macht sich dieser nur für die Physik (Kernphysik und Radioaktivität) sowie in einigen Fällen auch für die Chemie (sog. Isotopeneffekt, zum Beispiel beim schweren Wasser D2O) bedeutsame Effekt im täglichen Leben nicht bemerkbar.
  • Denn die Isotope eines Elementes machen beim Eingehen von chemischen Verbindungen keinen Unterschied. Und im Periodensystem der Chemie befinden sich alle Isotope auch am gleichen Platz.
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