Page 8 - Microsoft Word - PHYSIK.doc

Atomsorten

Nuklidkarte

Periodensystem

Es gibt verschiedene Atomsorten, die sich nach einzelnen Bestandteilen unterscheiden. Unterscheiden sich zwei Atome in einem oder mehreren Kernbestandteilen, so spricht man von verschiedenen Nukliden. Nuklide können sich in der Anzahl Protonen und Neutronen, aber auch im Energiezustand des Kerns unterscheiden. Ist die Anzahl an Protonen zweier Nuklide gleich, so handelt es sich um das gleiche chemische Element. Nuklide eines Elementes können sich jedoch noch in ihrer Neutronenanzahl unterscheiden, diese sich nur in ihrer Neutronenanzahl unterscheidenden Nuklide werden Isotope genannt. Seltener werden auch Isotone unterschieden, bei denen sich die Protonenanzahl unterscheidet, während die Neutronenzahl gleich ist. Nuklide, die sich nur im Energiezustand des Kerns unterscheiden, werden Isomere genannt.

Es sind mit dem Stand von 2003 insgesamt etwa 3200 Nuklide, die sich auf etwa 2700 Isotope und 117 bekannte Elemente bis

zum Ununoctium verteilen. Die Stabilität der Nuklide hängt von dem Verhältnis von Protonen und Neutronen ab, bei einem ungünstigen Verhältnis ist der Kern instabil und zerfällt zu anderen Kernen. Genauer lassen sich die Stabilitäten des Kerns mit dem Schalenmodell erklären.

Wird das gesamte Atom betrachtet, kann zwischen neutralen und geladenen Atomen unterschieden werden. Bei neutralen Atomen entspricht die Anzahl Elektronen gerade der an Protonen, dadurch ist das resultierende Atom elektrisch neutral. Sind dagegen mehr oder weniger Elektronen als Protonen im Atom, so ist das Atom elektrisch geladen und wird Ion genannt. Sind weniger Elektronen als Protonen vorhanden ist das Teilchen positiv geladen und man spricht von einem Kation. Bei einem Elektronenüberschuss sind die Atome negativ geladen und das Ion wird nun Anion genannt.

Um Elemente und Nuklide zu sortieren, sind verschiedene graphische Hilfsmittel entwickelt worden. Für Elemente wird das Periodensystem verwendet, bei denen die einzelnen Elemente nach Aufbau und Eigenschaften nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert und gleichzeitig nach Eigenschaften, die eng mit der Besetzung der Orbitale verbunden ist, in Gruppen untereinander gesetzt werden. Isotope werden in Nuklidkarten dargestellt, bei denen auf einer Achse die Protonen-, auf der anderen die Neutronenzahl aufgetragen ist. Häufig wird über die Farbe zusätzlich die Art des Zerfalls dargestellt.

Entstehung

Stabile Protonen und Elektronen existierten eine Sekunde nach dem Urknall. In den folgenden drei Minuten verschmolz ein Teil der Protonen und Neutronen miteinander und bildete vor allem Deuterium- und Helium-, in geringerem Umfang auch Lithiumkerne. Möglicherweise wurden auch kleinere Mengen Beryllium und Bor durch diese primordiale Nukleosynthese gebildet. Die ersten vollständigen Atome mit gebundenen Elektronen wurden erst 380.000 Jahre nach dem Urknall gebildet, als das Universum durch Expansion ausreichend abgekühlt war