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Liste der Isotope
Aufgrund des großen Umfangs ist die Liste der Isotope auf mehrere Unterseiten aufgeteilt. Durch Anklicken des Symbols kommt man zur Isotopenliste des …
Inhalt6 Abschnitte
Zweck der Liste
Die Liste der Isotope ist eine Übersicht über die Isotope beziehungsweise Nuklide der chemischen Elemente. Wegen ihres großen Umfangs ist sie auf mehrere Unterseiten verteilt. Über das jeweilige Elementsymbol gelangt man zur Isotopenliste dieses Elements. Eine weitere Aufstellung wird als Nuklidkarten-Tabelle genannt.
Ein Isotop gehört zu einem bestimmten chemischen Element und unterscheidet sich durch seine Massenzahl. In den Tabellen werden sowohl stabile Nuklide als auch radioaktive Nuklide erfasst. Die Übersicht dient dazu, wichtige Kenndaten wie Halbwertzeit, Zerfallsart, Masse, Kernspin und natürliche Häufigkeit schnell vergleichen zu können.
Aufbau nach Elementen
Der Index ordnet die Isotopenlisten nach den chemischen Elementen im Periodensystem. Enthalten sind die Elemente von Wasserstoff (H) und Helium (He) über die Perioden 1 bis 7 bis zu Oganesson (Og). Auch Lanthanoide wie Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Yb und Lu sowie Actinoide wie Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Cf, No und Lr sind aufgeführt.
Zusätzlich wird n angegeben. Sternchen markieren im Index die ausgelagerten Reihen der Lanthanoiden und Actinoiden.
Angaben zu jedem Isotop
Für jedes Isotop eines Elements enthält die Tabelle mehrere feste Angaben. Der Nuklidname folgt einer Nomenklatur: Er beginnt mit der Massenzahl, zum Beispiel ^{205}Pb. Folgt der Massenzahl ein ^{m}, bedeutet das „metastabil“ und bezeichnet ein angeregtes Isomer. Bei mehreren Isomeren gleicher Massenzahl wird eine Zahl ergänzt, zum Beispiel ^{205m1}Pb. Am Ende steht das chemische Element.
Die Halbwertzeit wird mit Einheit angegeben oder durch besondere Vermerke ersetzt. „stabil“ steht für energetisch stabile Nuklide. „stabil ^{ζ}“ kann bedeuten, dass noch kein Zerfall beobachtet wurde, obwohl ein Zerfall der Art ζ energetisch möglich wäre, oder dass für die Halbwertzeit eine bekannte untere Schranke existiert. ζ ist dabei ein Platzhalter für die jeweilige Zerfallsart.
Weitere Spalten sind Spin/Parität, Masse, Zerfallsenergie, Zerfallsart und natürliche Häufigkeit. Spin/Parität beschreibt Eigenschaften des Atomkerns; Werte in Klammern oder mehrere durch Komma getrennte Werte gelten als unsicher. Die Masse ist die exakte Atommasse des neutralen Atoms einschließlich Elektronen und deren Bindungsenergie in der atomaren Masseneinheit u. Ein # am Ende einer Atommasse bedeutet, dass für die Abweichung, also den Wert in Klammern, keine experimentellen Daten vorliegen.
Die Zerfallsenergie wird in MeV angegeben. Bei mehreren Zerfallsarten wird die Energie der jeweiligen Zerfallsart zugeordnet. Die beobachteten radioaktiven Zerfallsarten werden mit Wahrscheinlichkeiten in Prozent angegeben und bei mehreren Zerfallsarten absteigend nach Wahrscheinlichkeit sortiert. Die natürliche Häufigkeit NH (%) bezeichnet die Isotopenzusammensetzung eines Elements in der Erdkruste, bezogen auf die Anzahl der Atome an der Gesamthäufigkeit des Elements, also auf die molare Häufigkeit.
Darstellung von Stabilität und Wahrscheinlichkeiten
In der Isotopenliste zeigen Schriftarten an, ob ein Nuklid stabil ist und ob es natürlich vorkommt. Stabile Nuklide wie ^{206}Pb sind fett gesetzt. Radioaktive, in der Natur vorkommende Nuklide wie ^{204}Pb sind fett und kursiv gesetzt. Radioaktive, in der Natur nicht vorkommende Nuklide wie ^{205}Pb sind normal gesetzt.
Für Zerfallswahrscheinlichkeiten gelten mehrere Schreibweisen. Eine alleinstehende Zerfallsart ζ bedeutet: einzige Zerfallsart mit implizit 100 %. Relativ genau bekannte Wahrscheinlichkeiten werden als ζ = XX angegeben, ungenaue als ζ ≈ XX. Bekannte Grenzen erscheinen zum Beispiel als ζ < XX, ζ ≤ XX, ζ > XX, ζ ≥ XX oder ζ = XX mit oberer und unterer Abweichung. Unbekannte Wahrscheinlichkeiten werden als ζ = ? markiert. Ergibt sich die Hauptzerfallsart aus der verbleibenden Wahrscheinlichkeit bis 100 %, steht ζ ≈ 100. Noch nie beobachtete, aber hypothetisch mögliche Zerfälle oder Kandidaten für extrem lange Halbwertzeiten werden als ζ ≟ 0 gekennzeichnet.
Als Beispiel enthält die Liste für Blei unter anderem ^{204}Pb mit einer Halbwertzeit von 1,4·10^{17} a und einer natürlichen Häufigkeit von 001,4 %, ^{205}Pb mit 1,73·10^{7} a und Elektroneneinfang ε, sowie stabile Bleiisotope wie ^{206}Pb, ^{207}Pb und ^{208}Pb. ^{210}Pb hat eine Halbwertzeit von 22,3 a und Zerfallsenergien von 0,064 MeV für β^{−} sowie 3,792 MeV für α; die Zerfallsarten sind β^{−} ≈ 100 und α = 1,9·10^{−6}.
Zerfallsarten
Die Legende erklärt die Abkürzungen der radioaktiven Zerfallsarten. Wichtige Formen sind β^{−} für Beta-minus-Zerfall, β^{+} für Beta-plus-Zerfall, 2β für doppelten Betazerfall, ε für Elektroneneinfang, 2ε für doppelten Elektroneneinfang, α für Alpha-Zerfall, IC für innere Konversion, IT für Isomerieübergang, p für Protonenemission, 2p für doppelte Protonenemission, n für Neutronenemission, 2n für Dineutronemission, ^{Z}Ce für Clusterzerfall und SF für Spontanspaltung.
Weitere Zerfallsarten sind Kombinationen, die gemeinsam auftreten und auch nur gemeinsam auftreten können. Sie werden zusammengeschrieben, zum Beispiel β^{−}n, β^{−}2n, β^{−}3n, β^{−}4n, β^{−}p, β^{−}α, β^{−}αn, β^{+}p, β^{+}2p, β^{+}α, εβ^{+}, εp, ε2p, ε3p, εα, εαp und 2β^{+}.
Nach neueren Untersuchungen können in seltenen Fällen neben Protonen beziehungsweise Wasserstoffkernen ^{1}H und Alphateilchen beziehungsweise Heliumkernen ^{4}He auch die Kerne ^{2}H, ^{3}H und ^{3}He emittiert werden. Eine Tabelle ordnet Zerfallsmodi nach Änderung der Neutronenzahl und Protonenzahl. Häufigere Zerfallsmodi sind dunkler dargestellt, seltenere heller. Spontan- und Clusterzerfälle, die größere Kerne als ^{14}C emittieren, sind dort nicht darstellbar und deshalb nicht enthalten.
Einheiten der Halbwertszeit
Die Legende der Halbwertszeiten nennt die verwendeten Einheiten. Zeitangaben können in a für Jahr, d für Tag, h für Stunde, min für Minute, s für Sekunde, ms für Millisekunde, µs für Mikrosekunde, ns für Nanosekunde und ps für Pikosekunde stehen.
Extrem kurze Halbwertszeiten werden nicht direkt als Zeit angegeben, sondern durch die Zerfallsbreite in Elektronvolt. Verwendete Energieeinheiten sind eV für Elektronvolt, keV für Kiloelektronvolt und MeV für Megaelektronvolt. Die Zerfallsbreite ist eine reziproke Größe: Eine größere Zerfallsbreite entspricht einer kürzeren Halbwertzeit. Angegeben sind die Beziehungen 1 eV ≙ 4,56 · 10^{−16} s, 1 keV ≙ 4,56 · 10^{−19} s und 1 MeV ≙ 4,56 · 10^{−22} s.