Mit einer Landkarte kannst Du Dich überall auf der Welt orientieren. Genauso ist es mit der Nuklidkarte. Sie hilft dir, durch die Welt der Atome zu navigieren. Doch wie funktioniert das und wie kann man eine Nuklidkarte nutzen, um sich im Mikrokosmos der subatomaren Teilchen zurechtzufinden?
Nuklidkarte – Isotope, Elemente und Nuklide
Damit wir die Nuklidkarte richtig nutzen können, schauen wir uns zuerst die verschiedenen Bezeichnungen an: Atome, Elemente, Nuklide, Isotope und Ionen gehören zum Vokabular der Teilchenphysiker, die mit dieser Karte arbeiten.
Atome sind die kleinen Teilchen, aus denen unsere Welt aufgebaut ist. Sie bestehen aus Elektronen in ihrer Hülle, sowie Protonen und Neutronen in ihrem Kern. Anhand der Protonen- und Neutronenzahl kannst Du ein bestimmtes Nuklid erkennen.
Im Gegensatz dazu betrachten Elemente nur die Anzahl der Protonen im Kern. Jedes Mal, wenn Du ein weiteres Proton hinzufügst, erhältst Du ein neues Element, bis zu 118 Protonen.
Auf der Erde kommen natürlich nur Elemente mit einer Protonenzahl zwischen 1 und 94 vor. Das schwerste natürlich vorkommende Element ist Plutonium (Pu) mit 94 Protonen.
Die Anzahl der Elektronen in einem Atom ist normalerweise gleich der Anzahl der Protonen. Die Anzahl der Neutronen kann jedoch variieren, und das nennt man ein Isotop.
Die Nuklidkarte umfasst alle Elemente und alle Isotope eines Elements. Deshalb wird sie auch oft als Isotopentafel bezeichnet. Sie gibt Orientierung über die Massenzahl, verschiedene Zerfallsprozesse und Halbwertszeiten der Nuklide.
Nuklidkarte – Definition
In unserem Universum gibt es etwa 118 verschiedene Elemente, 300 stabile Isotope und über 2400 radioaktive Isotope. Sich all diese zu merken und ihre besonderen Eigenschaften auswendig zu können, ist fast unmöglich. Deshalb gibt es die Nuklidkarte, die alle Elemente und Isotope schematisch nach ihren Eigenschaften ordnet.
Jedes der farblichen Kästchen auf der Nuklidkarte repräsentiert ein Nuklid und anhand seiner Position kannst Du auf seine Eigenschaften schließen. Die Nuklidkarte ist für die Kernphysik und Nuklearmedizin das, was das Periodensystem der Elemente für die Chemie ist.
Nuklidkarte lesen – Wasserstoff
Auf den ersten Blick mag die Nuklidkarte wegen ihrer zahlreichen Einträge unübersichtlich erscheinen. Doch ihr Aufbau folgt einem gut durchdachten Schema, mit dem Du die Karte lesen kannst.
Wie ein Graph aus der Mathematik besitzt auch die Nuklidkarte eine horizontale x-Achse und eine vertikale y-Achse, jedoch nur im positiven Bereich. An der x-Achse kannst Du die Anzahl der Neutronen im Kern des Nuklids ablesen und an der y-Achse findest Du die Anzahl der Protonen.
Angenommen, Du suchst nach dem einfachsten Element mit nur einem Proton und keinem Neutron. Du beginnst unten links, wo sich x- und y-Achse im Nullpunkt schneiden. Nun gehst Du null Einheiten nach rechts und eine Einheit nach oben.
Dein gesuchtes Element ist Wasserstoff. Neben Wasserstoff gibt es zwei weitere Nuklide mit derselben Protonenzahl, jedoch höherer Neutronenzahl. Das sind die Isotope von Wasserstoff: Deuterium mit einem Neutron und Tritium mit zwei Neutronen.
Die drei Isotope von Wasserstoff besitzen alle ein Proton und sind nach ihrer Massenzahl benannt. Je mehr Neutronen ein Nuklid besitzt, desto höher ist seine Massenzahl und desto schwerer ist es. Das am häufigsten vorkommende Isotop von Wasserstoff heißt Protium und besitzt keine Neutronen.
Die Nuklidkarte ist ein faszinierendes Werkzeug, um die Welt der Atome zu erkunden und sich im Mikrokosmos der subatomaren Teilchen zurechtzufinden. Sie ermöglicht es uns, die Eigenschaften und Beziehungen der verschiedenen Elemente und Isotope besser zu verstehen. Also los, stürze Dich in das Abenteuer der Nuklidkarte und entdecke die Geheimnisse des Universums!
