Warum gibt es verschiedene Isotope?

  • Hallo zusammen!
    Mache grade Hausaufgaben und komme kein Stück weiter.
    Wir besprechen zur Zeit Isotope und sollten uns als Hausaufgabe überlegen, warum es beim Wasserstoff verschiedene Isotope gibt. Da ich leider überhaupt keine Ahnung habe, bin ich auf eure Hilfe angewiesen. Also bitte, tut euch keinen Zwang an und vermutet zumindestens :] Auch wenn ihr euch nicht sicher seid

  • Warum? Genau aus demselben Grund wie bei anderen Elementen auch. Der Atomkern setzt sich allgemein aus Protonen und Neutronen zusammen.


    Isotope sind ja Atomkerne eines Elementes mit unterschiedlicher Neutronenanzahl. Sie können durch Kernfusion oder radioaktiven Zerfall entstehen.


    Die Neutronenzahl kann dabei theoretisch alle möglichen Verhältnisse annehmen. In der Natur kommen aber nur relativ wenige vor. Das hängt vorallem mit der Stabilität also dem Aufbau des Kerns zusammen.


    Wasserstoff besitzt immer ein Proton, d. h. Ordnungszahl 1. Die natürlichen Isotope des Wasserstoffs sind:
    * Wasserstoff (Symbol H; 1 Proton)
    * Deuterium (Symbol D; 1 Proton + 1 Neutron)
    * Tritium (Symbol T; 1 Proton + 2 Neutron)


    kleien Anmerkung: nur bei den Wasserstoffatomen gibt es spezielle Symbole, sonst haben alle Isotope eines Elementes dasselbe Symbol.


    Entstanden sind die Wasserstoffisotope in kurz nach dem Urknall. Nachdem Protonen und Neutronen entstanden sind und das Universum sich genügend abgekühlt hatte. Konnten sich Protonen und Neutronen verbinnden, ohne dass sie durch ihre thermische Bewegung sofort wieder trennten. Da dies alles sehr schnell passierte entstandne nur leichte Elemente/Isotope, hauptsächlich Wasserstoff, Helium und "Spuren" von Deuterium, Tritium und Lithium.


    Ich hoffe das macht das warum etwas klarer. Wenn noch Fragen sind am betsen nochmal nachfragen

  • Danke für die schnelle Antwort!
    Soweit ich verstanden habe entstehen Isotope eines Elements durch Radioaktivität, das behandeln wir nämlich auch gerade und deshalb liegt der Verdacht nahe, dass es damit etwas zu tun hat. Also, wenn ein Element auf Grund von Radioaktivität zerfällt, dann entstehen nach und nach neue Elemente, bei der die Neutronenzahl nicht der des "Grundelements" entsprechen muss. Das nennt man dann Isotop des neuen Elements, ungefähr richtig verstanden?

  • Nicht ganz. Isotope entstehen durch Kernfusion UND radioaktivem Zerfall.


    Wenn du dir die heute gängige Theorie der Entstehung des Universums anschaust, dann gibt es ja nach dem Urknall erstmal nichts. Kurz danach bilden sich leichte Atome (H, He, D, L, T). Aus diesen Atomen entstehen und entstanden dann in den Sonnen schwerer Kerne durch Kernfusion (Stichwort Proton-Proton-Reaktion, Bethe-Weizsäcker-Zyklus und Drei-Alpha-Prozess) . Dabei enstehen nur bestimmte Elemente wie C, O, N, Si und Fe mit ihren Isotopen (Je nach Sternentwicklungszustand). Dies geschieht, da es Energetische vorteile bringt, der Stern also aus diesen Fusionen Energie gewinnd und so genug Inneren Druck erzeugt um nicht zusammen zufallen.


    Ist das irgendwann nicht so kommt es zur Novae bzw Supernovae. Hier wird viel Energie freigesetzt die unter anderem auch zur Bildung von schwerern Elemente durch den r-Prozess. Dabei fangen bestehende Atomkeren schnell Neutronen aus einer hohen Neutronenflussdichte. Es entstehen Kerne die massenreicher als Bi209 sind sowie schwerer als Eisen.


    Dieser Neutroneneinfang kann sich auch langsammer in sehr massereichen Sternen vollziehen (s-Prozess).


    Der Radioktive Zerfall kommt erst jetzt zum Tragen. Die entstehenden Kerne, z. B. sehr schwere Eisenkerne sind meist instabil und zeigen aufgrund des starken Neutronenüberschusses einen Betazerfall. Dabei Zerfällt ein Neutron in ein Proton unter Aussendung eines Elektrons. Die Folge ist, dass der kern nur minimalen Masseverlust hat, aber sich das Proton/Neutron verhältnis einem stabieleren Wert annähert und dadurch Elemente mit höheren Ordnungszahlen entstehen.


    Die sehr schweren Kerne (OZ > 82) besitzen meistens wieder nur instabile Isotope die dann weiter Zerfallen dann u. a. durch den Alphazerfall weiter.



    Für deine Frage ist das aber alles recht uninteressant. Da die Wasserstoffisotope sofort nach dem Urknall entstehen. Dabei sind wie gesagt nur Kerne mit Massezahlen kleiner 5 bzw 8 entstanden. Grund dafür ist die schnelle Druck und Temperaturabnahme des universums, was die erforderlichen Bedingungen für die Nukleosynthese zerstörte.


    --> http://www.einstein-online.inf…index.html#Nukleosynthese


    http://de.wikipedia.org/wiki/Primordiale_Nukleosynthese

  • Isotope sind Atomkerne (Nuklide) mit gleicher Protonenzahl (Kernladungszahl, Ordnungszahl) Z, aber unterschiedl. Neutronenzahl N und damit unterschiedl. Nukleonenzahl (Massenzahl) A. Das chem. Verhalten der Isotope eines Elements ist weitgehend identisch, lediglich bei den leichten Elementen gibt es messbare Unterschiede.


    [...]



    Neben den in der Natur vorkommenden stabilen Isotopen kennt man instabile Isotope, die ebenfalls natürlich auftreten können, meist aber durch Kernreaktionen künstlich hergestellt werden (radioaktive Isotope, Radioisotope; Radionuklide). Die Elemente mit Ordnungszahlen über 83 weisen nur noch radioaktive Isotope auf. Von einigen Elementen sind über 30 Isotope bekannt (z.B. von Osmium).


    ©Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG

  • Auch wenn ich nur die Hälfte verstanden hab: Danke! :)
    Jetzt hab ich zumindestens eine einigermaßen feste Ahnung die ich aufschreiben kann und nebenbei noch ne Menge informationen erhalten, mit denen ich morgen im Unterricht glänzen kann :P

  • Wenn man so ein absolutes Chemie Genie ist wie ich... Ich kann überhaupt nichts mit Naturwissenschaften anfangen. Ganz oben steht Chemie, da verstehe ich nicht das geringste. Mathe und Bio gehen, Physik...da haperts schon wieder =)