Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Atommassenzahl
- Chemie
- Durchschnittliche Isotopenmasse
- Isotopenstabilität und Vorkommen
Elemente werden nach der Anzahl der Protonen in ihrem Kern unterschieden. Wasserstoff hat zum Beispiel ein Proton im Kern, Gold 79. Protonen sind positiv geladen und wiegen eine Atommasseneinheit. Kerne enthalten normalerweise auch Neutronen, die ungefähr so schwer sind wie Protonen, aber keine Ladung haben.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Zwei Atome, die die gleiche Anzahl von Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen enthalten, sind Isotope desselben Elements. Ihre Massen sind unterschiedlich, aber sie reagieren chemisch gleich.
Atommassenzahl
Isotope werden normalerweise nicht mit speziellen Namen bezeichnet, mit Ausnahme von Deuterium und Tritium, bei denen es sich um Wasserstoffisotope handelt. Stattdessen werden Isotope einfach nach ihrer Atommassenzahl markiert. Diese Zahl bezieht sich auf die Masse des Elementkerns. Da Protonen und Neutronen ungefähr dasselbe Gewicht haben, ist die atomare Massenzahl einfach die Summe der Protonen und Neutronen im Kern. Jeder Kohlenstoff hat sechs Protonen, aber verschiedene Isotope haben unterschiedliche Anzahlen von Neutronen. Kohlenstoff-12 kommt mit sechs Neutronen am häufigsten vor, aber Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14 - mit sieben bzw. acht Neutronen - kommen auch auf natürliche Weise vor.
Chemie
Positive und negative Ladungen ziehen sich an. Damit ein Atom oder Molekül stabil ist, muss es eine Nettoladung von Null haben, was bedeutet, dass sich die positiven und negativen Ladungen gegenseitig aufheben. Die Anzahl der positiv geladenen Protonen im Kern bestimmt die Anzahl der negativ geladenen Elektronen, die den Kern umkreisen. Chemische Reaktionen werden durch die Wechselwirkung zwischen den positiven und negativen Ladungen - den Protonen und Elektronen - verschiedener Atome ausgelöst. Da Neutronen weder positiv noch negativ sind, beeinflussen sie chemische Reaktionen nicht. Mit anderen Worten, verschiedene Isotope verhalten sich während chemischer Reaktionen oder bei der Bildung von Verbindungen nicht anders. Sie unterscheiden sich nur durch das Gewicht.
Durchschnittliche Isotopenmasse
Das Periodensystem listet die Atommassen jedes Elements auf. Normalerweise ist diese Zahl eine Dezimalzahl und keine ganze Zahl. Dies liegt nicht daran, dass ein einzelnes Atom Wasserstoff 1.0079 Atommasseneinheiten wiegt - Neutronen und Protonen wiegen jeweils eine Atommasseneinheit, sodass jedes gegebene Atom einen ganzzahligen Wert für Masse hat. Die im Periodensystem aufgeführte Zahl ist ein gewichteter Durchschnitt der natürlich vorkommenden Isotope eines Elements. Nahezu jeder Wasserstoff hat nur ein Proton und keine Neutronen, aber ein kleiner Prozentsatz von Wasserstoff hat ein oder zwei Neutronen und wird Deuterium oder Tritium genannt. Diese schwereren Isotope verzerren das Durchschnittsgewicht geringfügig.
Isotopenstabilität und Vorkommen
Bestimmte Kombinationen von Protonen und Neutronen sind mehr oder weniger stabil als andere. Im Allgemeinen wird die Häufigkeit eines Isotops in der Natur durch seine Stabilität bestimmt. Die stabilsten Isotope sind auch die häufigsten. Bestimmte Isotope sind so instabil, dass sie radioaktiv sind, was bedeutet, dass sie im Laufe der Zeit in ein anderes Element oder Isotop zerfallen und Strahlung als Nebenprodukt freisetzen. Beispielsweise sind Kohlenstoff-14 und Tritium beide radioaktiv. Bestimmte extrem radioaktive Isotope existieren in der Natur nicht, weil sie zu schnell zerfallen, aber andere, wie Kohlenstoff-14, zerfallen langsam und kommen auf natürliche Weise vor.