Frage von lilabeautygirl, 80

Warum gibt es Isotope?

Wir schreiben Montag einen Chemietest und ich frage mich warum es sie überhaupt gibt? Kann mir jemand das erklären?

Antwort
von Kajjo, 79
  • Atome entstehen, weil eine große Energie frei wird, wenn sich Protonen und Neutronen zu einem Atomkern verbinden. Eine der vier fundamentalen Kräfte der Physik, die sogenannte starke Kraft ist dafür verantwortlich, dass Neutronen und Protonen sich anziehen und einen Kern bilden. 
  • Prinzipiell können sich beliebige viele Neutronen oder Protonen zu einem Kern zusammen finden. Manche dieser theoretischen Kerne sind allerdings extrem instabil und zerfallen sofort wieder, manche zerfallen allmählich (Radioaktivität) und manche sind stabil. Dass es sehr viele verschiedene Kombinationen aus einer gewissen Anzahl Neutronen und einer gewissen Anzahl Protonen gibt, ist also unvermeidlich und ganz logisch.
  • Der Mensch definiert verschiedene Kerne mit gleicher Protonenzahl als Element. Kerne mit gleicher Protonenzahl, aber verschiedener Neutronenzahl werden Isotope genannt -- das warum ergibt sich hier ganz von alleine: Es kann eben diese Kombinationen von Neutronen und Protonen geben und wir nennen eine bestimmte Reihe mit gleicher Protonenzahl eben Isotope eines Elements.
  • Sinnvoll ist dies, weil die Protonenzahl die chemischen Eigenschaften bestimmt. Genau deswegen ist auch der Begriff Element so zielführend. Jedes Element (also eine gewissen Protonenzahl im Kern) hat bestimmte chemische Eigenschaften. Die Neutronenzahl hat auf diese Eigenschaften so gut wie keinen Einfluss. 
Antwort
von Machtnix53, 64

Weil die Atomkerne aus Protonen und Neutronen bestehen, die chemischen Eigenschaften aber nur von der Zahl der Protonen bestimmt werden. Gibt es zu einem Element (bestimmt durch die Protonenzahl) verschiedene Neutronenzahlen, werden sie als Isotope unterschieden.

Expertenantwort
von Christianwarweg, Community-Experte für Chemie, 80

Weil die Isotope, die es gibt, ausreichend stabil sind, um bis heute zu existieren bzw. ständig neu enstehen.

Die Entstehung von Elementen in Kernreaktionen ist relativ ungeplant, so dass eben neben einem Wasserstoff mit einem Proton auch solche entsteht, der noch ein Neutron hat, oder solcher mit zwei Neutronen. Wenn diese Isotope nicht sofort wieder zerfallen, dann sammeln sie sich mit der Zeit an.

Das ist bestimmt keine vollständige Erklärung, sollte aber ein Ansatz in die richtige Richtung sein.

Antwort
von Iamiam, 55

Warum gibt es verschiedene Menschen? Es gibt sie eben.

Die Natur braucht sich nicht zu rechtfertigen, nur unsere Theorien dazu

Sind die Isotope instabil, gibt es sie nicht mehr, aber die Stabilen bleiben.

Bei den sog. Reinelementen (wie Fluor) sind ALLE ANDEREN Isotope instabil, bei einigen Elementen sind ALLE instabil (Tc, At u.viele Folgende, alle Transurane).

Von K40 oder U235 gibts (nur) noch einen kleinen Rest, weil ihre Halbwertszeiten dem Erdalter schon relativ nahe kommen.


Kommentar von Iamiam ,

Ergänzung: Man nimmt heute an, dass die Elemente (auch instabile und viel höhere Kerne) in Sternen gebildet wurden und bei vielen Supernova-Ausbrüchen ins All geschleudert wurden. Alle höheren Elemente sind also "Kinder" einer Vorgänger-Sterngeneration.

In diesen Sternen herrschte eine derart hohe Temperatur x Druck, dass beliebige -auch höhere- Kerne in statistischer Häufung  zusammengepresst wurden. Erst beim/nach dem Auswerfen durch die Supernova bildeten sich die kleineren Kerne, die unsere Elemente darstellen und von denen die instabilen inzwischen zerfallen sind. (so die wahrscheinlichste Theorie)

Kommentar von Iamiam ,

sollte ich nicht ganz auf dem laufenden sein, korrigiert mich bitte!

(wobei mir schon klar ist, dass ein Neutronenstern im Prinzip ein einziger Kern ist und für eine Supernova eine gewisse Größe erforderlich ist)

Kommentar von ThomasJNewton ,

Sachlich habe ich keine Korrektur, aber rhetorisch.

Bei den ersten beiden Absätzen deiner Antwort hättest du es belassen können.
Die waren gut und richtig.

Der Rest war nur noch richtig.

Und nach Korrekturen brauchst du nicht zu fragen, die kommen auch ungefragt. Wobei mir deine Name nicht als einer in Erinnerung ist, der Korrekturen bedarf.

Kommentar von Iamiam ,

auch das ist eine Korrektur. Werd ich mir durch den Kopf gehen lassen, weil ich es im ersten Moment noch nicht nachvollziehen kann.

Aber danke für die Mischung aus Lob und Kritik!

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