ATOMBAU

I.  Einführung

II.  Atomkern

III.  Orbitale

IV.  Periodensystem

Isotope: Grundlagen / Nomenklatur

Zwischen dem Aufbau des Kerns und der Elektronenhülle gibt es folgenden Zusammenhang: Ein neutrales Atom enthält gleichviele Protonen und Elektronen. Besitzt ein Atom weniger Elektronen als Protonen, nennt man es ein Kation (insgesamt positiv geladen), besitzt es mehr Elektronen als Protonen ein Anion (insgesamt negativ). Es gibt aber Atome, die gleich viele Protonen aber verschieden viele Neutronen besitzen. Alle diese Atome haben gleiches chemisches Verhalten, weil das chemische Verhalten von den Elektronen abhängt und die Anzahl von Elektronen ja direkt mit der Anzahl von Protonen verknüpft ist. Solche verschiedene Atome nennt man Isotope. (Von griechisch "isos topos" - gleicher Ort, gemeint ist der gleiche Platz im Periodensystem.)

Solche Isotope sind in chemischen und biologischen Untersuchungen wichtig. Damit können chemische Reaktionen aufgeklärt werden. Einige künstlich hergestellte Isotope werden in medizinischen Anwendungen (Diagnose oder Therapie) eingesetzt.

Zur Beschreibung, welches Isotop vorliegt, wurde eine Nomenklatur eingeführt. Sehen wir uns das Beispiel "Kohlenstoff" an! Kohlenstoffatome haben 6 Protonen; man nennt die Anzahl der Protonen auch die Ordnungszahl des Atoms. Zwei stabile Isotope kommen in der Natur vor.
a) 6 Protonen und 6 Neutronen; b) 6 Protonen und 7 Neutronen.
Ein drittes Kohlenstoff-Isotop, C-14, ist instabil. Wegen des langsamen Zerfalls ist es für die Altersbestimmung von biologischem Material wichtig ("Radiocarbonmethode").

Zur Angabe, welches Isotop gemeint ist, gibt es eine ausführliche und eine abgekürzte Nomenklatur. In beiden ist wichtig, dass man die Gesamtzahl der Nukleonen berechnet. Nukleon ist ein Überbegriff für Kernteilchen. Wir kennen also 2 Nukleonen, die Protonen und die Neutronen.
In der ausführlichen Schreibweise gibt man an: das chemische Symbol, die Ordnungszahl und die Gesamtnukleonenanzahl.
In der abgekürzten Schreibweise gibt man an: das chemische Symbol und die Gesamtnukleonenanzahl. (Die Anzahl von Protonen, also die Ordnungszahl ist aus dem chemischen Symbol bekannt.)

Zusammensetzung
des Kerns

Gesamtnukleonen-
Anzahl

ausführliche
Schreibweise

verkürzte
Schreibweise

6 Protonen, 6 Neutronen

12

 

C-12

6 Protonen, 7 Neutronen

13

 

C-13

Bei Wasserstoff haben wir 3 Isotope: das stabile H-1, das stabile H-2 und das instabile H-3.
Dazu wurden Sondersymbole eingeführt: H-2     D (Deuterium) und H-3     T (Tritium).

Über die Isotopenzusammensetzung ist verständlich, warum im Periodensystem keine ganzen Zahlen als Massenzahlen tabelliert werden. {Bei einer genaueren Betrachtung muss man noch den Massendefekt beachten! Bei Zusammenbau von Nukleonen zu Nukliden wird eine Bindungsenergie frei; nach Ergebnissen von Einstein entspricht dem ein Massenverlust. }

Eventuell von Interesse: Rechenübungen zur Isotopenhäufigkeit
(Elemente enthalten in der Regel mehrere Isotope!)

WEITER:  Wir wollen zur Isotopenzusammensetzung einige Rechenübungen durchführen!

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