Isotope

Isotope

 

[zu griechisch tópos »Platz«, »Stelle« (mit Bezug auf die gleiche Stelle im Periodensystem der chemischen Elemente)], Singular Isotop das, -s, Atomkerne (Nuklide) mit gleicher Protonenzahl (Kernladungszahl, Ordnungszahl) Z, aber unterschiedlicher Neutronenzahl N und damit unterschiedliche Nukleonenzahl (Massenzahl) A. Das chemische Verhalten der Isotope eines Elements ist weitgehend identisch, lediglich bei den leichten Elementen gibt es messbare Unterschiede. Physikalisch unterscheiden sich isotope Atomkerne außer in ihrer Masse auch durch Spin, magnetisches Moment und Volumen. Häufig werden nicht nur die verschiedenen Atomkernarten eines Elements, sondern auch die zugehörigen Atome als Isotope bezeichnet. Isotope werden durch die Angabe der Massenzahl am chemischen Symbol unterschieden, z. B. für Kohlenstoff ¹²C, ¹³C und ¹⁴C. Außer den Reinelementen (anisotope Elemente) bilden alle Elemente natürlicher Isotopengemische mit in der Regel jeweils praktisch konstantem Anteil der einzelnen Isotope (relative Isotopenhäufigkeit). Ausnahmen bilden v. a. die Nuklide, die im Zusammenhang mit den natürlichen radioaktiven Zerfallsreihen stehen, sowie die Isotope, die ständig durch die kosmische Strahlung in der Atmosphäre gebildet werden, wie das Isotop ¹⁴C. Die Isotopie der Elemente ist die Hauptursache für das oft erhebliche Abweichen von deren relativen Atommassen von ganzzahligen Werten. Bei der Mehrzahl der Elemente gibt es ein Hauptisotop, z. B. beim Sauerstoff das Isotop ¹⁶O mit 99,76 %, das in einem Element dominiert. Es gibt jedoch auch beinahe paritätische Verteilungen, z. B. beim Europium mit 52 % ¹⁵³Eu und 48 % ¹⁵¹Eu. Die meisten stabilen Isotope (zehn) weist das Zinn (Z = 50) auf: A = 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122, 124.

 

Neben den in der Natur vorkommenden stabilen Isotopen kennt man instabile Isotope, die ebenfalls natürlich auftreten können, meist aber durch Kernreaktionen künstlich hergestellt werden (radioaktive Isotope, Radioisotope; Radionuklide). Die Elemente mit Ordnungszahlen über 83 weisen nur noch radioaktive Isotope auf. Von einigen Elementen sind über 30 Isotope bekannt (z. B. von Osmium).