Isotop

Isotope (griech. ισο (iso) τόπος (topos): gleicher Ort, gemeint ist im Periodensystem) sind Atome mit gleicher Ordnungszahl aber unterschiedlicher Massenzahl.

Es handelt sich also um Atome eines Elements, die sich nur durch die unterschiedliche Anzahl von Neutronen im Atomkern unterscheiden. Im Allgemeinen besitzt jedes Element ein oder wenige stabile Isotope, während die anderen Isotope radioaktiv (das heißt instabil) sind und früher oder später zerfallen. Es gibt jedoch auch Elemente, bei denen alle Isotope instabil sind und zerfallen.

Stabile Isotope

Mit 10 stabilen Isotopen hat Zinn die Meisten. Bei den 21 sogenannten Reinelementen gibt es nur ein Isotop. Diese Elemente sind:

Bekannteste Isotope

Ein bekanntes Isotop ist ¹⁴ C, das zur Altersbestimmung von organischen Materialien (Archäologie) benutzt wird (Radiokarbonmethode). Kohlenstoff (C) liegt hauptsächlich als stabiles Isotop ¹²C vor.

Das Isotop ²³⁵ U wird aus dem Natururan angereichert und als Brennstoff in Kernkraftwerken oder stärker angereichert in Atombomben verwendet.

Chemische Reaktionen bei Isotopen

In ihren chemischen Reaktionen unterscheiden sich Isotope geringfügig. Ein Beispiel ist die Elektrolyse von Wasser, bei der vorzugsweise Wasser mit dem normalen ¹H reagiert und in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird, während sich Wassermoleküle mit ²H (Schweres Wasser) im Restwasser anreichern. Grund hierfür sind die verschiedenen Nullpunktenergien der Isotope...

Isotope bei Lebewesen

Lebewesen zeigen ebenfalls eine 'Vorliebe' für bestimmte Isotope lebenswichtiger Elemente (wie Stickstoff, Kalzium), so dass das Isotopenverhältnis im lebenden Organismus sich von dem der Umwelt unterscheiden kann.

Isotope in der Analytik

Auch an ihren Spektrallinien können bei hoher Auflösung verschiedene Isotope eines Elements unterschieden werden (Isotopieverschiebung).

Die Isotopenzusammensetzung in einer Probe wird in der Regel mit einem Massenspektrometer bestimmt.

Isotope spielen ferner eine Rolle in der NMR-Spektroskopie. So werden beispielsweise in der NMR-Spektroskopie organischer Verbindungen ¹³C Isotope spektroskopiert, da sie im Gegensatz zum ¹²C einen detektierbaren Kernspin haben.

Isotope werden auch in der Aufklärung von Reaktionsmechanismen oder Metabolismen mit Hilfe der sog. Isotopenmarkierung verwendet.

Die Isotopenzusammensetzung des Wassers ist an verschiedenen Orten der Welt verschieden und charakteristisch. Diese Unterschiede erlauben es etwa bei Lebensmitteln wie Wein oder Käse, die Deklaration des Ursprungsortes zu überprüfen.

Benannte Isotope

Es gibt nur wenige Isotope, für die eigene Namen oder eigene Kürzel gebräuchlich sind:

Das ²H-Isotop wird gewöhnlich als Deuterium (D) bezeichnet
Das ³H-Isotop wird gewöhnlich als Tritium (T) bezeichnet

Siehe auch