Isotop

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Jetzt hast du im Chemieunterricht gerade erst gelernt, dass Atome gleich viele Neutronen wie Protonen besitzen, dann verkündet der Lehrer auch schon die Existenz des Isotops. Wir helfen dir in diesem Artikel dabei, zu verstehen was ein Isotop ist, wie du ein Atom als solches identifizieren kannst und wie hilfreich das Isotop in der Archäologie ist. Das Thema gehört zum Fach Chemie und genauer zum Unterthema Periodensystem.



Was ist ein Isotop?


Der Aufbau eines Atoms besteht aus Protonen und Neutronen im Kern, sowie der Atomhülle aus Elektronen. Die Anzahl der Protonen und Neutronen in einem Element sind dabei häufig gleich. Wenn sich die Zahl der Protonen und der Neutronen jedoch unterscheidet, handelt es sich um ein Isotop.


Isotope sind also Atomsorten, die gleich viele Protonen besitzen, sich jedoch in der Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden.





Schreibweise des Isotops


Erkennen kannst du ein Isotop anhand der Ordnungszahl, sowie der Massezahl.

Aus der Ordnungszahl oben links im Periodensystem kannst du herauslesen, wie viele Protonen ein Atom besitzt. 



Ein Kohlenstoff, der kein Isotop ist, besitzt beispielsweise 6 Protonen und meistens auch 6 Neutronen.

Protonen und Neutronen haben fast die gleiche Masse, weshalb du mit Hilfe der Massezahl, die Anzahl der Neutronen im Atom herauslesen kannst. Bei der Massezahl werden die Protonen und die Neutronen zusammengezählt. Im Periodensystem befindet sich die Massezahl häufig oben rechts oder unterhalb des Elementnamens.



Bei einem Kohlenstoff, der kein Isotop ist, wäre die Massezahl also 12.

Bei der Formelschreibweise wird die Massezahl links oberhalb des Elements geschrieben, wie beispielsweise bei Kohlenstoff 12C. Als Isotop mit 7 Neutronen würde man von einem C-13 Isotop (13C) sprechen, mit 8 Neutronen von einem C-14 Isotop (14C). Kohlenstoff kommt damit also in drei Isotopen vor.




Die chemischen Reaktionen des Isotop


Normalerweise werden chemische Reaktionen nicht durch ein Isotop des gleichen Elements verändert. Dies kommt dadurch zustande, dass chemische Reaktionen hauptsächlich durch die Elektronenzahl beeinflusst werden. Die Neutronen spielen dabei kaum eine Rolle.



Nur bei Wasserstoffisotopen können chemische Reaktionen minimal beeinflusst werden, wie etwa bei der Elektrolyse von Wasser. Die Wasserstoffisotope haben eigene Namen und Elementsymbole. 


  • Ein Wasserstoff als Isotop mit einem Neutron wird Deuterium genannt 
  • Es wird statt des Elementsymbols H-2 mit einem D abgekürzt 
  • Das Isotop Deuterium ist doppelt so schwer wie der normale Wasserstoff, da es ein Neutron besitzt
  • Die Verbindung des H-2 Isotops mit Sauerstoff als wird auch schweres Wasser genannt.


Besitzt der Wasserstoff zwei Neutronen ist er ein H-3 Isotop.


  • Das Isotop wird dann Tritium oder auch überschwerer Wasserstoff genannt
  • Das Elementsymbol ist in diesem Fall T
  • Tritium ist ein Nebenprodukt bei Kernreaktionen und sehr instabil



Stabile und instabile Isotope


Da Protonen und Neutronen gleich viel Masse besitzen, ändert sich die Masse des Atomkerns mit der Änderung der Anzahl der Neutronen. Wenn ein Atom zu viele oder zu wenige Neutronen besitzt, wird der Atomkern instabil. Diese instabilen Kerne der Isotope nennt man radioaktive Kerne, da sie beim Zerfall radioaktive Strahlung abgeben. 

Ein C-13 Isotop ist beispielsweise relativ stabil, während ein C-14 Isotop sehr instabil ist und mit der Zeit zerfällt.

Wenn ein Isotop zerfällt bedeutet das, dass es sich nach einiger Zeit in andere Atome umwandelt.




Beispiele für Isotope


Neben den bereits genannten Isotopen Kohlenstoff und Wasserstoff gibt es noch mehrere andere Elemente, die stabile und instabile Isotope besitzen.


  • Chlor besitzt die zwei Isotope Cl-35 und Cl-37
  • Kupfer hat zwei stabile Isotope (Cu-63 und Cu-65)
  • Zinn besitzt dabei mit 10 Stück die meisten stabilen Isotope
  • Die meisten Isotope insgesamt besitzt Xenon mit 24 Stück
  • Uran besitzt drei Isotope, bei der Kernspaltung wird jedoch nur Uran-235 eingesetzt


Insgesamt sind heute etwa 300 stabile und mehr als 2400 instabile Isotope bekannt



Die Radiocarbonmethode mit Hilfe des C-14 Isotop


Das Isotop ist besonders nützlich in der Archäologie. Durch das Kohlenstoffisotop C-14 lässt sich das Alter von Organismen, wie etwa Knochen bestimmen. Diese Nutzung des Isotops nennt man Radiocarbonmethode. 



Alle Lebewesen bestehen zu einem großen Teil aus Kohlenstoff, darunter auch das C-14 Isotop. Wenn der Organismus stirbt, kann dem Körper durch Nahrungsaufnahme kein Kohlenstoff mehr hinzugefügt werden. Dadurch wird das C-14 Isotop im Körper und den Knochen immer weniger. Archäologen können nun anhand der Anzahl der noch vorhandenen Isotope im Organismus errechnen, wann das Lebewesen gestorben ist. 




Das Isotop – Alles Wichtige auf einen Blick


Wenn du den Artikel bis hier hin gelesen hast, weißt du nun über alle wichtigen Fakten zum Isotop Bescheid. Die wichtigsten Punkte findest du hier noch einmal kurz zusammengefasst:


  • Isotope sind Atomsorten, die sich in der Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden
  • Mit Hilfe der Ordnungszahl und der Massezahl kannst du herausfinden, wie viele Neutronen ein Atom besitzt
  • Ein Isotop hat kaum einen Einfluss auf die chemische Reaktion des Elements
  • Das Wasserstoffisotop H-2 hat den Namen Deuterium, H-3 wird Tritium genannt
  • Wenn zu wenige oder zu viele Neutronen im Kern enthalten sind, wird dieser instabil
  • In der Archäologie ist das C-14 Isotop besonders wichtig. Es wird bei der Radiocarbonmethode zur Berechnung des Alters von Organismen genutzt.


Sehr gut! Mit diesem Wissen bist du nun gut auf die nächste Chemieprüfung vorbereitet. Noch mehr Artikel, die dir als Hilfestellung beim Lernen dienen können, kannst du auf Study Smarter entdecken. Dort findest du alle Themen die das Periodensystem betreffen.


Finales Isotop Quiz

Frage

Was ist ein Isotop?

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Antwort


Isotope sind Atomsorten, die gleich viele Protonen besitzen, sich jedoch in der Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden.


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Frage

Wie erkennt man ein Isotop im Periodensystem?

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Antwort

Indem man die Ordnungszahl von der Massezahl subtrahiert, kann man erkennen ob ein Isotop vorhanden ist.

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Frage

Woraus setzt sich die Massezahl zusammen?

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Antwort

Die Massezahl setzt sich aus der Masse der Protonen und Neutronen zusammen.

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Frage

Wo befindet sich die Ordnungszahl im Periodensystem? 


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Antwort

Die Ordnungszahl im Periodensystem befindet sich links oberhalb des Elementsymbols.

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Frage

Wo befindet sich die Massezahl im Periodensystem?

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Antwort

Die Massezahl im Periodensystem findet man je nach Art des Periodensystems rechts oberhalb des Elementsymbols oder unterhalb des Elementsymbols.

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Frage

Wie wird die Massezahl in der Formelschreibweise dargestellt?

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Antwort

Die Massezahl wird in der Formelschreibweise links oberhalb des Elements geschrieben. Beispiel Kohlenstoff:

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Frage

Wie verändert sich die chemische Reaktion wenn ein Isotop vorliegt?

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Antwort


Chemische Reaktionen werden durch Isotope nicht verändert. Vor allem die Elektronenzahl spielt dabei eine wichtige Rolle.


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Frage

Wie lautet der Name eines Wasserstoffs mit einem Neutron? 


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Antwort

Das H-2 Isotop wird Deuterium genannt und mit einem D abgekürzt

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Frage

Wie lautet der Name eines Wasserstoffs mit zwei Neutronen?

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Antwort

Das H-3 Isotop wird Tritium oder überschwerer Wasserstoff genannt und mit einem T abgekürzt.

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Frage


Was passiert, wenn ein Atom zu wenige oder zu viele Neutronen im Kern besitzt?


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Antwort

Ein Atom mit zu vielen oder zu wenigen Atomen wird instabil und zerfällt über einen bestimmten Zeitraum.

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Frage

Wie nennt man den instabilen Kern eines Isotops noch?

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Antwort

Instabile Kerne nennt man auch radioaktive Kerne, da sie beim Zerfall radioaktive Strahlung abgeben.

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Frage

Welches Element besitzt die meisten stabilen Isotope?

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Antwort

Zinn besitzt mit 10 Stück die meisten stabilen Isotope.

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Frage

Welches Element besitzt die meisten Isotope (sowohl stabile, als auch instabile)?

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Antwort


Xenon besitzt mit 24 Stück die meisten Isotope insgesamt.


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Frage

Was ist die Radiocarbonmethode?

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Antwort

Bei der Radiocarbonmethode wird der Zerfall des C-14 Isotops in einem Organismus gemessen und damit der Todeszeitpunkt festgestellt.

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Frage

Wie viele Isotope sind heutzutage bekannt?

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Antwort

Insgesamt sind heute etwa 300 stabile und mehr als 2400 instabile Isotope bekannt

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