Jedes Element besitzt eine eindeutige Ordnungszahl. Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern an. Isotope haben die gleiche Anzahl an Protonen, gehören also zum selben Element, unterscheiden sich aber in der Anzahl der Neutronen. Kohlenstoff beispielsweise hat drei Isotope: Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14. Jedes dieser Isotope besitzt sechs Protonen, aber sechs, sieben bzw. acht Neutronen. Isotope sind an sich recht unspektakulär, manche weisen jedoch bemerkenswerte Eigenschaften auf.
10. Tellur-128 hat eine unglaublich lange Halbwertszeit.
Tellur ist das 52. Element im Periodensystem und ein silberfarbenes Halbmetall. Es ist leicht giftig, daher sollte man nicht damit spielen. Es besitzt acht Isotope, und eines davon, Tellur-128, hat sogar eine eigene Forschungsarbeit erhalten. Guinness-Weltrekord aufgrund seiner extrem langen Halbwertszeit.
Die Zahl wurde als 2,2 x (10 hoch 24) Jahre berechnet. Dies ist für die meisten von uns eine schwer verständliche Zahl, daher kann man sie auch anders ausdrücken. 160 Billionen Mal Länger als das Alter des Universums selbst. Das Universum ist fast 14 Milliarden Jahre alt, daher ist die Halbwertszeit von Tellur-128 so nah an der Ewigkeit wie kaum etwas anderes, was man in der Natur finden kann.
9. Der Zerfall von Astat-Isotopen im Bruchteil einer Sekunde
Am anderen Ende des Spektrums, im Gegensatz zu Tellur, hat Astat eine sehr kurze Halbwertszeit. Es steht an 85. Stelle im Periodensystem und ist außerdem das... seltenes Element auf der Erde: Zu jedem Zeitpunkt befinden sich nur etwa 25 Gramm davon auf der Erde. Warum ist es so selten? Es liegt wieder an den Halbwertszeiten.
Das langlebigste Astat-Isotop ist Astat-210 mit einer Halbwertszeit von 8,1 Stunden. Es existieren 32 Isotope, von denen keines stabil ist. Das kurzlebigste ist Astat-213 mit einer Halbwertszeit von … 125 Nanosekunden . Es wurde auch behauptet, dass die Radioaktivität von Astat so stark sei, dass es sich selbst zerstöre.
Alle Bismutisotope sind radioaktiv und können im Labor aus Bismut hergestellt werden. Sie werden gelegentlich als radioaktive Tracer verwendet, haben aber ansonsten kaum wissenschaftliche Anwendung.
8. Gold hat 41 Isotope, aber nur eines davon ist stabil.
Gold ist ein bekanntes Element, und die meisten von uns würden sich freuen, es in der Natur zu finden. Es ist sehr wertvoll und korrodiert nicht wie viele andere Metalle. Weniger bekannt ist jedoch, dass es tatsächlich 41 bekannte Isotope des Metalls gibt. Das uns bekannte und begehrte ist Gold-197, und es ist das einzige. stabiles Isotop, welche in Gold vorkommt. Die restlichen 40 sind radioaktiv.
Es ist interessant, dass Gold-197 beobachtbar stabil . Das bedeutet, dass die Wissenschaft zwar Radioaktivität erwartet, Beobachtungen diese Annahme aber nicht bestätigen. Selbst wenn man also Radioaktivität erwartet, ist sie nicht vorhanden. Insgesamt war dies für fast jede Volkswirtschaft in der Geschichte von Vorteil.
7. Germanium-72 durchläuft einen ungewöhnlichen Phasenübergang
Germanium ist das 32. Element im Periodensystem und ein weiteres Halbmetall, das die Grenze zwischen Metall und Nichtmetall überschreitet. Es besteht aus fünf stabilen Isotopen, wobei Germanium-76 mit einer Halbwertszeit von etwa 130 Milliarden Mal dem Alter des Universums das langlebigste ist. Es ist jedoch nicht das interessanteste Isotop. Denn beim Germanium zeigt das Isotop 72 ein sehr ungewöhnliches Verhalten beim Erhitzen.
Wir wissen, dass bestimmte Dinge mit Atomen geschehen, wenn einem Stoff Wärme zugeführt wird. Wie beim Wasser regt die Wärme die Atome an und lässt sie sich schneller bewegen. Aber was passiert im Inneren der Atome selbst? Germanium-72 Das beweist, dass es nicht so offensichtlich ist, wie man denkt.
Germanium besitzt 32 Protonen und 72,40 Neutronen. Diese Protonen bilden starke Paare, deren Bindungen mit steigender Temperatur schwächer werden. Dies ist in unserem Beispiel mit Wasser nachvollziehbar. Das Problem ist jedoch, dass ab einem bestimmten Punkt etwas Ungewöhnliches passiert. Wenn die Temperatur hoch genug ist, lösen sich die Bindungen zwischen den Protonenpaaren. wird wieder stärker . Der Grund dafür ist ein sogenannter Phasenübergang. Zu Beginn des Übergangs tritt eine Stabilisierung ein, die sich mit weiter steigender Temperatur wieder abschwächt.
6. Eisen-60 wurde im antarktischen Schnee gefunden.
Eisen ist allgemein bekannt und eines der häufigsten Elemente der Welt. Es ist so wichtig, dass ein ganzes Jahrhundert nach ihm benannt wurde. Ohne Eisen würden all unsere Magnete zu Boden fallen, ganz zu schweigen von unserer Unfähigkeit, fast alle Metallgegenstände herzustellen. Laut Schätzungen , in der Welt Es gibt ungefähr 800 Milliarden Tonnen Unraffiniertes Eisenerz enthält 230 Milliarden Tonnen Eisen, da haben wir also noch einiges zu tun.
Es gibt vier stabile und 24 radioaktive Eisenisotope. Eines davon, Eisen-60, ist mit einer Halbwertszeit von etwa 2,6 Millionen Jahren das stabilste. Es entsteht auch nicht einfach so. Wer Eisen-60 gewinnen möchte, muss aktiv danach suchen, denn es entsteht bei Sternexplosionen – Supernovae. Wenn ein Stern explodiert, wird Eisen-60 ins Universum geschleudert, und gelegentlich gelangen geringe Mengen auf die Erde. Einige wurden sogar schon in … nachgewiesen. Antarktischer Schnee . Aus 500 Kilogramm reinem Schnee, die für die Probe gesammelt wurden, entdeckten Wissenschaftler fünf Atome des Eisen-60. Das Isotop wurde auf der Erde erst vor 23 Jahren erstmals in einigen Tiefseebodensedimenten nachgewiesen.
5. Plutonium-244 wurde auf dem Meeresboden gefunden.
Wie Eisen-60 ist auch Plutonium-244 kein Isotop, das einfach so entsteht. Anders als bei Eisen gibt es keine Plutoniumisotope, denen man zu nahe kommen möchte. Es gibt zwar 20, alle radioaktiv, aber Plutonium-244 ist das stabilste.
Spuren von Plutonium-244 wurden gefunden auf Meeresboden Es wurde 2021 entdeckt und hat vermutlich einen langen Weg zurückgelegt. Plutonium-244 wird unter recht komplexen Bedingungen hergestellt. In diesem Fall entstand das Plutonium während Kollision zweier Sterne , was zu einer gewaltigen Explosion führte. Es entsteht wahrscheinlich auch in Supernovae zusammen mit Eisen-60.
Plutonium-244 ist kein Isotop, das wir auf der Erde ohne Weiteres erzeugen können. Kernreaktoren produzieren zwar verschiedene Isotope, aber wenn Plutonium-242 zu Plutonium-243 zerfällt, beträgt seine Halbwertszeit nur wenige Stunden, und es kann nicht zu Plutonium-244 zerfallen. Es wurde zwar theoretisch angenommen, dass eine Kernwaffenexplosion potenziell Plutonium-244 erzeugen könnte, dies ist jedoch rein theoretisch und wurde bisher nicht beobachtet.
4. Magnesium-18 zersetzt sich zu
Wir haben gesehen, dass Astat eine sehr kurze Halbwertszeit hat, aber Wissenschaftler haben ein Magnesiumisotop erzeugt, das so instabil ist, dass es praktisch unmöglich zu beobachten ist. Normalerweise besitzt Magnesium drei stabile und 19 instabile Isotope.
Von den instabilen Elementen sind Magnesium-18 und Magnesium-19 aufgrund ihrer extrem kurzen Lebensdauer besonders interessant. Magnesium-19 hat eine Halbwertszeit von … 5 Pikosekunden . Das sind fünf Billionstel Sekunden. Wenn Ihnen das kurz vorkommt – und das ist es auch –, dann machen Sie sich bereit für Magnesium-18.
Magnesium-18 wurde nicht ausreichend gemessen, da seine Lebensdauer ungefähr ein Jahr beträgt. Sextillionstel einer Sekunde . Es zerfällt so schnell, dass sich die Elektronen nicht einmal so anordnen können, dass ein richtiges Atom entsteht. Es ist nur ein Atomkern, der dann zerfällt. Das bedeutet, dass Wissenschaftler ihn nicht direkt untersuchen können, sondern nur beobachten können, was er während seiner kurzen Existenz getan hat.
3. Es gibt weltweit nur 500 g natürliches Promethium.
Promethium ist ein extrem seltenes Element ohne stabile Isotope, besitzt aber 38 instabile Isotope. Es emittiert Röntgenstrahlung und ist erstaunlich selten. Derzeit findet man auf der gesamten Erde nur 100 % des Promethiums. etwa ein Pfund Natürliches Promethium. Wir können es aber auch im Labor herstellen, indem wir Uran-235 und Neodym-147 mit Neutronen beschießen.
Im Jahr 1902 vermutete der tschechische Chemiker Bohuslav Braun, dass Promethium neben sechs weiteren unentdeckten Elementen existieren müsse, und seine Vermutung wurde einige Jahre später bestätigt, als Henry Moseley nachwies, dass ein Element zwischen Neodym und Samarium im Periodensystem existieren müsse. Atom Es wog 61. Es dauerte weitere 20 Jahre der Suche, bis man feststellte, dass das Element 61, was auch immer es sein mochte, keine stabilen Isotope hatte.
Nach jahrelanger Suche wurde Promethium schließlich nicht in der Natur, sondern im Labor entdeckt, als Wissenschaftler erkannten, dass sie Elemente und deren Isotope herstellen konnten.
Man könnte meinen, ein so seltenes und radioaktives Material hätte weitreichende globale Anwendungsmöglichkeiten, doch das ist ein Irrtum. Stattdessen wird es hauptsächlich für Dinge wie Leuchtfarbe und Nuklearbatterien verwendet.
2. Strontium-90 wird in Ihrem Körper wie Kalzium verarbeitet.
Strontium ist ein Erdalkalimetall und steht an 38. Stelle im Periodensystem. Es besitzt vier natürlich vorkommende stabile Isotope sowie 32 instabile. Von diesen Isotopen sollte man Strontium-90 besonders im Auge behalten, da es etwas schwieriger zu untersuchen ist.
Strontium-90 ist hochreaktiv und kann Wärme freisetzen. Aufgrund dieser Reaktion ist es nützlich als Energiequelle , Es wird in abgelegenen Wetterstationen und sogar in Raumfahrzeugen sowie in der Medizin eingesetzt. Obwohl es kein natürlich vorkommendes stabiles Isotop ist, entsteht es als Nebenprodukt der Kernspaltung, aus der der Großteil der weltweiten Vorräte stammt. Es wurde jedoch auch in den 1950er Jahren bei Atomwaffentests freigesetzt.
Strontium-90 sollte man aufgrund seiner Radioaktivität natürlich meiden, aber es hat die heimtückische Eigenschaft, einen krank zu machen, wenn man damit in Kontakt kommt. kann eingeatmet werden , Strontium kann aber auch über kontaminierte Lebensmittel und Wasser in den Körper gelangen. Dort wird es ähnlich wie Kalzium verarbeitet. Das bedeutet, dass radioaktives Strontium in Zähne und Knochen eindringt. Dort kann es zu Knochenkrebs, Knochenmarkkrebs und Weichteilkrebs in den Bereichen um die radioaktiven Partikel herum führen.
1. Tritium ist eines der teuersten Dinge der Welt.
Wasserstoff ist mit sieben Isotopen das häufigste Element im Universum, wobei jedoch nur drei natürlich vorkommen. Das letzte, Wasserstoff-3, ist das, was wir Tritium nennen, und es ist ebenso selten wie wertvoll. Es kann sich auf natürliche Weise in der Atmosphäre bilden, wenn kosmische Strahlen treffen auf Stickstoff , Es werden jedoch nur Spurenmengen produziert. Es entsteht auch bei Kernexplosionen und als Nebenprodukt von Kernreaktoren.
Tritium wird bei der Herstellung von Atomwaffen und auch für die Herstellung von … verwendet. Leuchtzifferblätter und für diverse wissenschaftliche und Forschungszwecke. Pro Gramm ist es zudem eine der wertvollsten Substanzen der Erde. Ein Gramm reines Gold kostet beispielsweise je nach verschiedenen Faktoren etwa 70 Dollar. Ein Gramm Platin kostet etwa 40 Dollar. Ein Gramm Kokain kostet je nach Verkaufsort etwa 120 Dollar. Und ein Gramm Tritium? Das kostet … ungefähr 25.000 US-Dollar .
In Atomwaffen werden etwa vier Gramm Tritium verwendet. Effizienz steigern und die Waffe zerstörerischer, aber gleichzeitig leichter zu machen.