Isotop

Als Isotope (von altgriechisch ἴσος ísos „gleich“ und τόπος tópos „Ort, Stelle“) bezeichnet man die verschiedenen Atomarten desselben chemischen Elements. Isotope desselben Elements haben in ihren Atomkernen gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen. Die Isotope eines Elements haben daher dieselbe Ordnungszahl, aber verschiedene Massenzahlen; es gibt also Sauerstoffisotope, Eisenisotope usw. Die verschiedenen Isotope eines Elements verhalten sich chemisch fast identisch.

Der Name kommt daher, dass alle Isotope eines Elements im Periodensystem am gleichen Platz stehen. Getrennt voneinander dargestellt werden sie in einer Nuklidkarte. Die Bezeichnung Isotop ist älter als der Begriff Nuklid, der ganz allgemein „Atomart“ bedeutet. „Isotop“ wird daher nach wie vor oft auch im Sinne von Nuklid benutzt, d. h. auch dann, wenn nicht nur von Atomen eines und desselben Elements die Rede ist. Der Begriff Isotop wurde von Frederick Soddy geprägt, der für seine Arbeiten und Erkenntnisse im Bereich der Isotope und Radionuklide 1921 den Nobelpreis für Chemie erhielt.

Von jedem bekannten Element, mit Ausnahme des erstmals 2006 synthetisierten Oganesson (Ordnungszahl 118), sind mehrere Isotope nachgewiesen (s. Liste der Isotope und Nuklidkarte). Insgesamt sind rund 3300 Isotope bekannt, davon sind etwa 240 stabil. Alle anderen sind instabil, das heißt, ihre Atome wandeln sich durch radioaktiven Zerfall ihres Atomkerns nach mehr oder weniger langer Zeit in andere Atome um. Bei manchen lange als stabil angesehenen Isotopen ist diese Zeit so lang, dass ihr Zerfall erst in heutiger Zeit entdeckt wurde oder nur theoretisch vermutet wird.

Von den 91 natürlich vorkommenden Elementen haben die 22 Reinelemente nur jeweils ein stabiles Isotop. Die übrigen 69 werden in der Natur als Gemische mehrerer Isotope vorgefunden (Mischelemente). Dabei variiert das Isotopenverhältnis geringfügig je nach Vorgeschichte des Vorkommens (Isotopenfraktionierung), was in Isotopenuntersuchungen unter anderem zur Bestimmung der Herkunft einer Probe ausgenutzt werden kann. Als chemisches Atomgewicht eines Mischelements wird der gewichtete Durchschnittswert der verschiedenen Atommassen der Isotope dieses Elements in einem repräsentativen natürlichen Vorkommen angegeben.