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Green-Economy.de - Lexikon - Isotop
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Isotop
Isotope sind Atome desselben Elements, allerdings mit unterschiedlichen Massenzahlen. Die Ordnungszahl ist die selbe, das heißt die Protonenzahl ist gleich. Chemisch verhalten sich Isotope gleicher Elemente oft identisch. Ein oder halbe stabile Isotope hat jedes Element, während die meisten jedoch Isotope instabil sind, sie sind also radioaktiv. Es gibt auch Elemente, deren Isotope ausschließlich radioaktiv sind. Es kann nicht beliebig viele Isotope von einem Element geben, es gibt vielmehr bestimmte Kombinationen von Neutronen und Protonen. Die Kombinationen sind dabei für den Zusammenhalt des Atomkerns zuständig. Leichte Elemente besitzen eine etwa gleiche Anzahl von Protonen wie Neutronen, während schwere Elemente mehr Neutronen als Protonen benötigen. Radioaktive Elemente haben zu wenig oder zu viele Neutronen. Radioaktiv heißt, dass die Kerne zerfallen. Sie senden in Form von elektromagnetischen Wellen oder Teilchen Strahlung aus.

Zinn hat die meisten stabilen Isotopen, es sind 10. Die 20 Reinelemente (Cäsium, Jod, Rhodium, Natrium, Fluor, Phosphor, Scandium, Kobalt, Mangan, Thulium, Gold, Peaseodym, Terbium, Holmium, Natrium, Wismut, Arsen, Beryllium, Aluminium und Yttrium) haben je nur ein stabiles Isotop. Lebewesen können manchmal bestimmte Isotope von Elementen, die sie durch die Nahrung aufnehmen, bevorzugen, sodass sich das Isotopenverhältnis in der Natur zu dem lebenden Organismus unterscheiden kann.

Der englische Chemiker Frederick Soddy hat den Begriff „Isotop“ geprägt. Er erhielt 1921 den Nobelpreis der Chemie für „seine Beiträge zur Kenntnis der Chemie der radioaktiven Stoffe und seine Untersuchungen über das Vorkommen und die Natur der Isotopen“. Bei der Schreibweise gilt es zu beachten, dass die Massenzahl links oben und die Kernladungszahl links unten vom Elementsymbol steht, beispielsweise 12H. In Textschreibweise schreibt man es so: H-2.

Der chemische Unterschied von Isotopen gleichen Elementes ist nur dann gegeben, wenn sich ihre Masse deutlich genug unterscheidet. So unterscheidet sich Uran-235 von Uran-238 nur im Verhältnis von 1:1,012766. Bei Wasserstoff gibt es hingegen so große Unterschiede, dass die Isotope eigene Elementsymbole wurden (im Periodensystem der Elemente). Er tritt auf in Protium, Deuterium und Tritium.

Das bekannteste Isotop aus Kohlenstoff C-14 wird beispielsweise in der Archäologie und Geologie zur Altersbestimmung genutzt. Damit können anhand der Halbwertszeit Altersbestimmungen von bis zu 60.000 Jahren vorgenommen werden. Da jedes Lebewesen Kohlestoffisotopen aufnimmt, wird das Verhältnis von C-14 zu C-12 gemessen. Das C-14 zerfällt radioaktiv, das C-12 nicht. Diese Methode nennt man Radiokarbonmethode. Mit Isotopen höherer Halbwertszeit, beispielsweise bestimmten Uran-Isotopen, kann das Alter sogar um Millionen Jahre zurückdatiert werden, allerdings ist diese Methode der Altersbestimmung nicht ganz unumstritten. Tritium könnte in einigen Jahrzehnten als Brennstoff zur Kernfusion dienen, sollte die Forschung bis dahin soweit sein. Uran- und Plutonium-Isotope werden in Atomkraftwerken als Brennstoff angewandt, auch in Kernwaffen kommen diese Isotope zum Einsatz.
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