Isotope sind Formen eines Elements, die eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen haben. Alle Isotope eines Elements haben die gleiche Ordnungszahl und die gleiche Anzahl von Protonen, aber sie haben unterschiedliche Atommassen. Isotope eines Elements haben ähnliche chemische Eigenschaften, aber unterschiedliche Kerneigenschaften.

Jedes Element hat Isotope. Die 81 stabilen Elemente haben 275 Isotope. Aber Elemente mit stabilen Isotopen haben auch radioaktive Isotope oder Radioisotope. Die radioaktiven Elemente hingegen haben keine stabilen Isotope. Es wurden über 800 radioaktive Isotope identifiziert. Einige der radioaktiven Isotope sind natürlich, während andere nur im Labor hergestellt wurden.

Wortherkunft

Der Begriff Isotope wurde 1913 von der schottischen Ärztin Margaret Todd geprägt. Sie schlug das Wort dem Chemiker Frederick Soddy vor. Er übernahm es für die Verwendung in Chemie und Physik. Das Wort leitet sich von den griechischen Wörtern isos (gleich) und topos (Ort) ab. Isotope eines Elements nehmen die gleiche Position im Periodensystem ein. Die Atommasse eines Elements im Periodensystem ist der Durchschnitt der Massen der natürlich vorkommenden Isotope dieses Elements.

Isotopenschreibweise

Es gibt zwei gängige Methoden, Isotope zu schreiben:

(1) Der Name oder das Symbol des Elements wird zuerst aufgeführt, gefolgt von einem Bindestrich und der Massenzahl des Isotops. Zum Beispiel bezieht sich Wasserstoff-3 oder H-3 auf das Wasserstoffisotop mit 1 Proton und 2 Neutronen, die zusammen eine Massenzahl von 3 ergeben. Kohlenstoff-12 oder C-12 bezieht sich auf das stabile Isotop von Kohlenstoff mit 6 Protonen und 6 Neutronen.

(2) Die Massenzahl oder sowohl die Massenzahl als auch die Ordnungszahl werden auf der oberen linken Seite eines Elementsymbols angeführt. Das Isotop des Kohlenstoffs mit 6 Protonen und 6 Neutronen ist zum Beispiel 126C . Idealerweise steht die Massenzahl direkt über der Ordnungszahl, was bei der Schreibmaschinenschreibweise jedoch nicht immer möglich ist.

Isotopenbeispiele

Die Isotope des Wasserstoffs sind Wasserstoff-1 (Protium, ein stabiles Isotop), Wasserstoff-2 (Deuterium, ein weiteres stabiles Isotop) und Wasserstoff-3 (Tritium, ein Radioisotop).

Uran-235 und Uran-238 sind zwei Isotope des Urans. Beide sind natürliche Isotope, die in der Erdkruste vorkommen.

Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind zwei Kohlenstoffisotope. Kohlenstoff-12 ist stabil, während Kohlenstoff-14 radioaktiv ist.

Eltern- und Tochterisotope

Wenn ein Radioisotop einen radioaktiven Zerfall erfährt, wird das Ausgangsisotop als Elternisotop bezeichnet. Durch den Zerfall entstehen ein oder mehrere Tochterisotope. Zum Beispiel ist Uran-238 das Ausgangsisotop, das in das Tochterisotop Thorium-234 zerfällt.

Isotop vs. Nuklid

Ein Isotop bezieht sich auf eine Probe von Atomen. Wenn die Anzahl der Protonen und Neutronen eines einzelnen Atoms untersucht wird, nennt man es ein Nuklid des Elements. In der Atomwissenschaft wird der Begriff Nuklid dem Begriff Isotop vorgezogen. Nuklide mit der gleichen Massenzahl werden als Isobare bezeichnet. Zum Beispiel sind Argon-40, Kalium-40 und Calcium-40 Isobare.

• Nagel, Miriam C. (1982). „Frederick Soddy: Von der Alchemie zu den Isotopen“. Journal of Chemical Education. 59 (9): 739-740. doi:10.1021/ed059p739
• Soddy, Frederick (1913). „Intra-atomic charge.“ Nature 92 (2301), Springer Nature Publishing AG. doi:10.1038/092399c0
• Strömholm, Daniel; Svedberg, Theodor (1909). „Untersuchungen über die Chemie der radioaktiven Grundstoffe II.“ (Untersuchungen über die Chemie der radioaktiven Grundstoffe, Teil 2). Zeitschrift für anorganische Chemie. 63: 197-206.