Neutronenwahnsinn

Wir haben bereits gelernt, dass Ionen Atome sind, denen entweder Elektronen fehlen oder die zusätzliche Elektronen haben. Nehmen wir an, einem Atom fehlt ein Neutron oder es hat ein zusätzliches Neutron. Diese Art von Atom nennt man ein Isotop. Ein Atom ist immer noch dasselbe Element, auch wenn ihm ein Elektron fehlt. Das Gleiche gilt für Isotope. Sie sind immer noch das gleiche Element. Sie unterscheiden sich nur ein wenig von jedem anderen Atom desselben Elements.
Es gibt zum Beispiel viele Kohlenstoff (C)-Atome im Universum. Die normalen Atome sind Kohlenstoff-12. Diese Atome haben 6 Neutronen. Es gibt ein paar Nachzügler-Atome, die keine 6 haben. Diese ungeraden Atome können 7 oder sogar 8 Neutronen haben. Wenn du mehr über Chemie lernst, wirst du wahrscheinlich auch von Kohlenstoff-14 hören. Kohlenstoff-14 hat tatsächlich 8 Neutronen (2 zusätzliche). C-14 gilt als ein Isotop des Elements Kohlenstoff.
Wenn du dir ein Periodensystem angesehen hast, ist dir vielleicht aufgefallen, dass die Atommasse eines Elements selten eine gerade Zahl ist. Das liegt an den Isotopen. Wenn du ein Atom mit einem zusätzlichen Elektron bist, ist das keine große Sache. Elektronen haben keine große Masse im Vergleich zu einem Neutron oder Proton.
Atommassen werden berechnet, indem man die Mengen der einzelnen Atom- und Isotopentypen im Universum ermittelt. Bei Kohlenstoff gibt es viele C-12-Atome, ein paar C-13-Atome und ein paar C-14-Atome. Wenn man alle Massen zusammenzählt, erhält man eine Zahl, die etwas höher ist als 12 (das Gewicht eines C-12-Atoms). Die durchschnittliche Atommasse des Elements beträgt 12,011. Da man nie genau weiß, welches Kohlenstoffatom man in Berechnungen verwendet, sollte man die durchschnittliche Masse eines Atoms verwenden.
Brom (Br), mit der Ordnungszahl 35, hat eine größere Vielfalt an Isotopen. Die Atommasse von Brom (Br) beträgt 79,90. Es gibt zwei Hauptisotope mit 79 und 81, die im Durchschnitt den Wert 79,90amu ergeben. Die 79 hat 44 Neutronen und die 81 hat 46 Neutronen. Obwohl sich die durchschnittliche Atommasse dadurch nicht ändert, haben Wissenschaftler Bromisotope mit Massen von 68 bis 97 hergestellt. Es kommt auf die Anzahl der Neutronen an. Wenn man sich im Periodensystem zu höheren Ordnungszahlen bewegt, wird man wahrscheinlich noch mehr Isotope für jedes Element finden.

Zurück zur Normalität

Wenn wir uns das C-14-Atom noch einmal ansehen, stellen wir fest, dass C-14 nicht ewig hält. Es gibt eine Zeit, in der es seine zusätzlichen Neutronen verliert und zu C-12 wird. Der Verlust dieser Neutronen wird als radioaktiver Zerfall bezeichnet. Dieser Zerfall erfolgt regelmäßig wie eine Uhr. Bei Kohlenstoff geschieht der Zerfall in einigen tausend Jahren (5.730 Jahre). Bei einigen Elementen dauert es länger, und bei anderen geschieht der Zerfall innerhalb von Minuten. Archäologen können ihr Wissen über den radioaktiven Zerfall nutzen, wenn sie das Datum eines von ihnen ausgegrabenen Objekts wissen müssen. C-14, das in einem Gegenstand aus der Zeit vor mehreren tausend Jahren eingeschlossen ist, zerfällt mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Mit ihren chemischen Kenntnissen können Archäologen messen, wie viele tausend Jahre ein Gegenstand alt ist. Dieser Prozess wird Kohlenstoffdatierung genannt.