Was sind Elemente, was sind Isotope, was bedeuten all die Zahlen und wieso kommt da Radioaktivität raus?
Es gab eine Zeit, da war das mit den Elementen ganz einfach. Die Elemente sind das, aus dem alles Zeugs gemacht ist. Sie sind das, was in allem Zeugs unabänderlich ist. Sind das, was sich durch verschiedene Tricks immer wieder neu zusammensetzen läßt und neues Zeugs daraus wird.
Ganz so einfach ist es nicht mehr.
Das Zeugs aus Atomen besteht, ist nun keine neue Idee. Die alten Griechen hatten sie schon und mit einem Verweis auf den (wieder einmal viel besseren) englischen Artikel zum Atomismus in der Wikipedia werde ich es dabei bewenden lassen.
Der moderne Begriff des Atoms hat den Vorteil, dass er keine Theorie mehr ist. Und egal was man euch einreden möchte, er ist auch korrekt. Wenn man einen Gegenstand in kleinstmögliche Stücke teilen will, dann bleiben Atome übrig, die man bestenfalls noch von der einen Seite zur anderen Schieben kann. Es ist eine ganz andere Sache, was man dann mit den Dingern macht, aus dem das Zeugs um uns herum besteht.
Also, was ist nun so ein Atom? Der einfachst mögliche Atomkern besteht aus einem Proton und weiter nichts. So ein Proton ist stabil, es ist positiv geladen und wird irgendwann ein Elektron finden und an sich binden. Wenn das passiert ist, haben wir ein Wasserstoffatom. Es ist aber das Elektron, welches dieses Atom zum Wasserstoffatom macht. Alle Chemie geht von den Elektronen aus. Es sind die Elektronen, die alle chemischen Bindungen bilden die dafür sorgen, dass die Tasten auf denen ich hier tippe nicht unter meinen Fingern zerfließen.
Die Zahl der Elektronen, die ein einem Atom zugerechnet werden, ist immer genauso groß, wie die Zahl der Protonen im Atomkern. Je nach dem wieviele Elektronen so ein Atom haben kann, ändern sich die chemischen Eigenschaften. Wasserstoff hat ein Proton und ein Elektron. Helium hat zwei Protonen und zwei Elektronen. Die zwei Elektronen von Helium sind nun so glücklich miteinander, dass Heliumatome praktisch keine chemischen Bindungen mehr eingehen. Bei Lithium, das immer drei Protonen und somit drei Elektronen hat, langweilt sich das dritte Elektron, was zu heftigen chemischen Reaktionen führt.
Und so weiter und so fort, durch das ganze Periodensystem der Elemente. Jedes neue Element unterscheidet sich von den anderen durch ein anderes chemisches Verhalten, wegen der anderen Zahl von Elektronen. Manchmal ein radikal anderes Verhalten und manchmal sehr subtil. Als man versuchte die beiden Elemente mit den Ordnungszahlen 95 und 96 chemisch voneinander zu trennen, hatte man damit zunächst so viele Schwierigkeiten, dass es den Vorschlag gab das Element 95 “Pandemonium” (dt. ungefähr “heilloses Chaos”) und Element 96 “Delirium” zu nennen. Man nannte sie dann aber Americium und Curium.
Die Elemente haben also eigene Ordnungszahlen, eigene Namen, eine eigene Zahl von Protonen, eine eigene Zahl von Elektronen und damit eine eigene Chemie. Sobald man über ein Atom mit einer anderen Zahl von Protonen spricht, spricht man von einem anderen Element.
Und dann gibt es noch Isotope. Isotope sind genauso, nur anders. Isotop bedeutet auf Deutsch so etwas wie “steht an der gleichen Stelle (vom Periodensystem)” Isotope von einem Element sind alle das gleiche Element. Sie haben alle die gleiche Anzahl von Protonen wie das Element, die gleiche Zahl Elektronen, die gleiche Chemie etc.pp.
Aber Isotope sind anders, sie haben nämlich ein anderes Gewicht. Wenn man Isotope eines Elements voneinander unterscheiden muss, nennt man zuerst den Namen des Elements (und somit die Zahl der Protonen im Atomkern) und dann das Gewicht des Atomkerns. Warum die Isotope ein anderes Gewicht haben, war zunächst unbekannt. Man wusste nur, dass sich die Gewicht der Isotope nur in ganzzahligen Schritten veränderten. Diese Schritte waren genauso groß, wie das Gewicht eines Protons.
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