Wissenschaft im Dialog

Sind alle gleichartigen Atome wirklich identisch? Oder sind sie nur grundsätzlich gleich aufgebaut?

Versteht man unter „gleichartigen Atomen“ alle, die zu einem chemischen Element gehören, also zum Beispiel alle Sauerstoffatome, dann lautet die Antwort nein: Nicht alle Sauerstoffatome sind identisch. Meint man damit aber alle Atome, die aus genau den gleichen Bausteinen aufgebaut sind, dann kann man sagen, dass alle gleichartigen Atome identisch sind.

Alle Atome bestehen aus den gleichen „Bausteinen“: aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Und alle Atome sind nach dem gleichen Schema aufgebaut: die elektrisch positiv geladenen Protonen und die ungeladenen Neutronen bilden den Atomkern. Die elektrisch negativ geladenen Elektronen sind in der Hülle untergebracht. Im „Normalfall“ hat ein Atom genauso viele Protonen wie Elektronen, es ist elektrisch neutral. Alle Atome, die gleich viele Protonen im Kern haben, bilden ein chemisches Element.

So verfügen beispielsweise alle Wasserstoffatome über genau ein Proton. Alle Kohlenstoffatome haben in ihrem Kern 12 Protonen, und bei Goldatomen sind es 79.

Allerdings können Atome mit gleich vielen Protonen unterschiedlich viele Neutronen im Kern haben. Man spricht dann von Isotopen. Wasserstoff zum Beispiel gibt es mit keinem, einem oder zwei Neutronen. Kohlenstoff kann sechs, sieben oder acht Neutronen im Kern haben. Solche Isotopen gehören dann zwar zum selben Element, wirklich identisch sind sie aber nicht.

Nur wenn man unter gleichartigen Atomen die Atome eines Isotops (mit jeweils gleich vielen Protonen, Neutronen und Elektronen) versteht, dann sind diese Isotopen tatsächlich identisch und damit ununterscheidbar.

Die Frage wurde beantwortet von Ursula Resch-Esser, Online-Redakteurin bei Wissenschaft im Dialog.