Utopia Magazin No. 09 by Autoren div

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Die sprache: deu
Format: epub
veröffentlicht: 0101-01-01T00:00:00+00:00

von Ulrich Klaar

Die wichtigsten Bausteine von Atomen sind Neutron und Proton für den Atomkern und Elektron für die Kernhülle. Ihre Ladung und Massenwert zeigt die folgende Tabelle: Elementarteilchen Ladung

Massenwert

Neutron

0

1,008.941

Proton

+1

1,007.588

Elektron

-

1

0,000.543

Die Zahl der Protonen in einem Atom bestimmt die Kernladungszahl des Elementes und damit dessen Eingliederung in das Periodische System der Elemente. Da alle Atome und damit auch alle Elemente unter gewöhnlichen Bedingungen elektroneutral sind, entspricht die Zahl der Protonen auch stets jener der Elektronen. Für den Massenwert eines Atoms sind im wesentlichen die im Kern enthaltenden Protonen und Neutronen verantwortlich; denn im Vergleich zu ihrer Masse, die fast gleich ist, ist die der Elektronen verschwindend klein. Genau gesagt beträgt sie nur etwa 1/1850.

Das leichte Isotop des Wasserstoffs, aus dem der gewöhnliche Wasserstoff hauptsächlich besteht, besitzt als Kern nur 1

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Proton, das von einem Elektron umkreist wird. Damit hat es die Ordnungszahl 1.

Sein schweres Isotop, der schwere Wasserstoff, auch Deuterium genannt, besitzt im. Kern jedoch 1 Proton und 1

Neutron, und dieser Kern wird von 1 Elektron umkreist. Seine Ordnungszahl ist auch 1, aber seine Massenzahl rund 2.

Der überschwere Wasserstoff, auch als Tritium bezeichnet, hat im Kern 1 Proton und 2 Neutronen, also ebenfalls die Ordnungszahl 1, aber die Massenzahl 3. Auch um diesen Kern kreist nur 1 Elektron.

Solche Atomkerne, die gleiche Ordnungszahl, aber verschiedene Massenzahlen aufweisen, nennt man Isotope eines Elementes. Da die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Elementes durch die sogenannten Valenzelektronen, die Elektronen in der äußersten Schale der Hülle bestimmt werden, sind Isotope eines Elementes einander so ähnlich, daß man sie mit den gebräuchlichen chemischen und physikalischen Hilfsmitteln weder unterscheiden noch trennen kann.

Das natürliche Element, Uran beispielsweise, hat die Ordnungszahl 92; sein Atomkern enthält also 92 Protonen, und der Kern wird von 92 Elektronen umkreist, die auf verschiedenen Schalen umlaufen. Die meisten Uranatomkerne enthalten 146 Neutronen, sie besitzen also die ungefähre Massenzahl 238. Sie bilden mithin das unspaltbare Uranisotop U-238. Einige Kerne der Ordnungszahl enthalten aber nur 143

Neutronen; sie gehören also dem spaltbaren U-235. Und sehr wenige Kerne haben noch ein Neutron weniger, nur 142. Sie bilden den Kern des U-234. Außerdem kann man in sogenannten Brutreaktoren aus Thorium ein synthetisches Uranisotop U-233 erzeugen, das wiederum spaltbar ist.

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Das Positron – das erste Anti-Elementarteilchen Auf Grund kernphysikalischer und kernchemischer Berechnungen sagte der englische Atomphysiker und Nobelpreisträger Prof. Dr. P. A. M. Dirac schon in den zwanziger Jahren unseres Jahrhunderts voraus, daß es zu den genannten Elementarteilchen negative Gegenstücke, sogenante Antiteilchen, geben müsse. Ohne diese Annahme, die sich mathematisch exakt begründen läßt, ist nämlich die Stabilität der Atomkerne nicht erklärbar. Die aus elektroneutralen und elektropositiven Bausteinen bestehenden Kerne müßten eigentlich von allein auseinanderplatzen, weil sich ja gleichartige Ladungen abstoßen! Da aber nun einmal die meisten – nicht radioaktiven! – Atomkerne stabil sind, muß der Kern durch besondere Kernbindungskräfte zusammengehalten werden, deren Natur auch bis heute nicht vollkommen bekannt ist, an deren Enträtselung aber eifrig gearbeitet wird.

Stellt man durch Atomkernsynthese ein künstliches Element her, dessen Kern gewissermaßen ein Proton zuviel enthält, so ist es instabil. Es kann sich stabilisieren, indem sich das Proton im Kern in ein Neutron verwandelt.

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