2.

Forschung

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeigten Experimente, dass sich radioaktive Substanzen nur in der Struktur ihrer Kerne unterscheiden. Sie lassen sich nicht auf chemische Weise trennen. Der britische Physiker Sir Joseph Thomson bewies im Jahr 1912 die Existenz stabiler Isotope. Er leitete das Edelgas Neon durch eine Gasentladungsröhre (siehe elektrische Beleuchtung: Weitere Lampentypen) und lenkte die Neonionen mit Hilfe von magnetischen und elektrischen Feldern ab. Auf diese Weise fand er zwei Neonisotope, das eine mit der Massenzahl 20 und das andere mit 22, und konnte somit zeigen, dass das stabile Element Neon in mehr als nur einer Form vorliegen kann. Natürlich vorkommendes Neon setzt sich zu 90 Prozent aus Neon 20, zu 9,73 Prozent aus Neon 22 und zu 0,27 Prozent aus Neon 21 zusammen. Die Isotopenforschung wurde von vielen Wissenschaftlern weitergeführt, besonders erwähnt sei an dieser Stelle der britische Physiker Francis William Aston. Mit der Entwicklung des Massenspektrometers erlangte die Forschung zum Nachweis und zur Untersuchung der Isotope neuen Auftrieb. Mit diesen Messgeräten war es möglich, Isotope anhand ihrer unterschiedlichen Massen voneinander zu trennen und einzeln nachzuweisen.

Heutzutage ist bekannt, dass die Mehrzahl der Elemente in ihrem natürlichen Zustand aus einem Gemisch von zwei oder mehreren Isotopen bestehen. Ausnahmen sind Beryllium, Aluminium, Phosphor und Natrium. Die in Tabellen angegebene relative Atommasse eines Elements ist das gewichtete Mittel aus den relativen Atommassen (oder Massenzahlen) der einzelnen Isotope. Beispielsweise besteht Chlor (relative Atommasse 35,457) aus Chlor 35 und Chlor 37, wobei das erstgenannte Isotop mit einer Häufigkeit von 76 Prozent und das letztgenannte mit 24 Prozent auftritt. Alle Isotope der Elemente mit einer Ordnungszahl über 83 (nach Bismut im Periodensystem) sind radioaktiv, ebenso einige von den leichteren Isotopen, z. B. Kalium 40. Zu Beginn der neunziger Jahre kannte man 334 natürlich vorkommende Isotope (262 stabile und 72 radioaktive Isotope). Die Zahl der künstlichen Isotope liegt weitaus höher (1996 nahezu 1 500).

Die ersten künstlichen radioaktiven Isotope (auch Radioisotope) wurden 1933 von den französischen Physikern Irène und Frédéric Joliot-Curie dargestellt. Dabei handelte es sich um Radioisotope des Phosphors und des Stickstoffs.