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Schaubild Atomkern

DAS WESEN DES ATOMKERNS: Der Atomkern besteht aus zwei Arten von Teilchen - den Neutronen und den Protonen. Die Anzahl der Protonen sind für den Elementcharakter des Atoms verantwortlich - denn für jedes Proton im Kern muss sich ein Elektron in der Atomhülle befinden, da Atome nach aussen hin elektrisch neutral sind. So haben alle Wasserstoffatome ein Proton, alle Natrium-Atome elf Protonen und alle Uran-Atome 92 Protonen in ihren Kernen. Die Neutronen sind elektrisch ungeladen, weisen jedoch fast die gleiche Masse des Protons auf. Bei den meisten Elementen kommen Kerne mit zwar gleicher Protonenzahl vor, jedoch unterschiedlicher Neutronenzahl. Diese Atome bezeichnet man als Isotope. KERNAUFBAU: Die Wissenschaft hat bis heute kein allgemeingültiges Kernmodell gefunden, mittels welchem alle Eigenschaften der Atomkerne hinlänglich und zureichend erklärt werden könnte. Ein Modell - das Kernschalenmodell - ordnet die Nukleonen (=Protonen + Neutronen) ähnlich dem Orbitalmodell der Elektronenhülle unter quantenphysikaliaschen Gesichtspunkten in Schalen und Niveaus an. Dieses Modell ist jedoch sehr komplex und umfassend, als dass es den Rahmen dieser Seite sprengen würde. Mit dem Kernschalenmodell lässt sich erklären, warum manche Nuklide besonders stabil sind und andere eben nicht. Das zweite Modell ist das so genannte Tröpfchen-Modell. Es gibt keine Auskunft über den detaillierten Kernaufbau, jedoch kann mit ihm z.B. die Kernspaltung recht gut erklärt werden. Noch heute suchen die Wissenschaftler nach einem besseren Atomkernmodell, welches die Vorzüge der Einzelmodelle miteinander verbinden kann. STABILITÄT DER KERNE: Sie ist dann gegeben, wenn die Protonen und Neutronen in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander vorliegen. Bei den leichten Kernen (bis zum Calcium, Element 20) entspricht dieses Verhältnis in (fast) allen Fällen 1 : 1. Die Stabilität ist in der rechten Schautafel schematisch anhand vierer Lithium-Kerne dargestellt. LITHIUM-5 besitzt neben seinen drei Protonen nur zwei Neutronen. Es hat relativ betrachtet, zuviele Protonen, weswegen es dazu neigt, ein Proton unter Elektroneneinfang in ein Neutron umzuwandeln, wobei ein Helium-5-Kern entsteht, welcher seinerseits ebenfalls weiter zerfällt. Häufiger wird ein Proton emittiert, wodurch der äußerst stabile Helium-4-Kern gebildet wird. LITHIUM-6 und LITHIUM-7 sind Kerne, bei denen das N/P-Verhältnis 1 bzw. 1,33 ist. Sie bilden die natürlichen Isotope des Elements Lithium, und sind beide stabil. LITHIUM-8 besitzt neben seinen drei Protonen fünf Neutronen. Hier sind im Verhältnis zu den Protonen zuviele Neutronen vorhanden. Daher neigt dieser Kern zum radioaktiven Beta-Zerfall (ein Neutron geht unter Aussendung von einem Elektron und Gammastrahlung in ein Proton über). Es entsteht Beryllium-8, welches seinerseits weiter zerfällt.